[發明專利]一種硅藻土負載氮摻雜納米二氧化鈦環境功能材料

在審

• 申請號: 201811257777.0
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109482215A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 陳和祥;張成慶;萬瑞;張君;朱憲忠
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 崔立青

本發明公開了一種硅藻土負載氮摻雜納米二氧化鈦環境功能材料，其包括如下質量份數的原料：水25?35份，硅藻土負載氮摻雜納米TiO₂ 40?50份，植物碎屑5?10份，粘結劑3?5份，增稠劑2?5份，分散劑3?5份。該材料能夠使TiO₂的光譜相應范圍擴展到可見光區域，提高材料對有機污染物的處理效果。

技術領域

本發明屬于材料領域，具體涉及一種硅藻土負載氮摻雜納米二氧化鈦環境功能材料。

背景技術

隨著經濟快速發展和人們生活水平的不斷提升，大家對于擁有一個健康、安全、舒適的生活環境的要求越來越迫切。生活環境中的有害氣體一般以苯、甲苯、甲醛等有機污染物為主，其中，甲醛已經被世界衛生組織確定為潛在的強致癌物質，嚴重危害著人們的身體健康。納米二氧化鈦(TiO₂)是一種常用的半導體光催化材料，因具有安全無毒、光催化活性高、氧化能力強、光化學性能穩定和價格低廉等優點，在大氣、水體環境中的有機污染物治理方面有著廣闊的應用前景。但是，在實際應用中，納米TiO₂存在兩個缺陷：一是只能被紫外光激發，太陽光利用率較低，一般低于5％，而且光生電子和空穴容易復合；二是納米粒子分散性差，易于團聚。這兩個缺陷都會導致納米TiO₂光催化效率低。解決這些問題的方法是對納米TiO₂進行摻雜改性和負載固定，摻雜的目的在于將光催化劑的光響應范圍拓展到可見光區域，抑制電子-空穴對的復合，而負載可以避免納米粒子的團聚，增強TiO₂的光催化效率。

納米TiO₂的摻雜改性研究主要集中于金屬離子摻雜、非金屬元素摻雜和金屬-非金屬共摻雜等三個領域。自2001年Asahi R等在《Science》上報道了氮(N)取代少量晶格氧可使TiO₂具有良好的可見光催化活性以來，非金屬元素摻雜改性TiO2的研究受到了廣泛重視。一些學者分別對N、S、F、C、I、P等非金屬元素摻雜TiO₂的光催化活性進行了研究，結果表明摻雜這些元素后，TiO₂的光催化活性都有不同程度的提高。在這些元素中，由于氮與TiO₂中的氧有著類似的結構特性，氮摻雜改性TiO₂更為受到研究者青睞。

礦物及類礦物材料本身大多數為多孔性物質，比表面積比較大。將納米TiO₂與具有吸附能力的多孔礦物材料復合在一起，可以提高納米TiO₂的比表面積，并且通過礦物材料將環境中的有機污染物吸附至TiO₂周圍，增加TiO₂與目標降解物的接觸機率，這種靶向富集作用能夠極大提升TiO₂的光降解效果。硅藻土是一種硅藻殘骸沉積多年形成的天然礦物材料，具有顆粒粒徑小、比表面積大、孔隙度較高、化學性質穩定、吸附能力較強等優點，是優異的光催化劑載體材料，廣泛地應用于化工、建材、空氣凈化等領域。TiO₂粉末負載于硅藻土表面，可以保證其良好的催化活性。

目前，一般是將TiO₂制作成環境功能材料，但這些環境功能材料的光譜響應范圍仍較窄。另外，在制作環境功能材料時，TiO₂離子易于團聚，影響到TiO₂的光催化效率，且成品易碎，不利于使用。

發明內容

為了解決上述問題中的至少一個，本申請提出了一種環境功能材料，該材料能夠使TiO₂的光譜相應范圍擴展到可見光區域，提高材料對有機污染物的處理效果，具體的技術方案為：

一種硅藻土負載氮摻雜納米TiO₂環境功能材料，其包括如下質量份數的原料：

水25-35份，硅藻土負載氮摻雜納米TiO₂ 40-50份，植物碎屑5-10份，粘結劑3-5份，增稠劑2-5份，分散劑3-5份。