[發明專利]一種具有可見光催化活性的介孔二氧化鈦的制備方法和應用

在審

• 申請號: 201811513113.6
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109317128A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 羅千里;范中亞;裴金鈴;郭靜;楊漢杰;陳鋼;曾凡棠
• 申請（專利權）人: 環境保護部華南環境科學研究所
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J35/10;B01J37/10;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 桂婷

本發明屬于環保技術領域，公開了一種具有可見光催化活性的介孔二氧化鈦的制備和應用。本發明以鈦酸四丁酯和四氯化鈦為混合鈦源，焙燒混合鈦源所制備的前驅體能得到含有少量板鈦礦晶型的混晶二氧化鈦，其不僅在紫外可見光下具有催化性能，在可見光下也有一定的催化性能；當在處理透光性較好的染料廢水時可同時進行吸附及光催化作用；在處理濃度較高及透光度較差的染料廢水時先進行吸附作用，以降低廢水濃度增加透光性，再進一步進行光催化降解過程。本發明提高了材料對染料廢污水濃度的適應性，提高了對廢水的處理能力、減少了處理時間以提高處理效率。用于處理后的材料可再次進行回收利用，以降低成本。

技術領域

本發明屬于環保技術領域，特別涉及一種具有可見光催化活性的介孔二氧化鈦的制備和應用。

背景技術

染料及印染行業所排放的污水，雖在一定程度上進行了處理，但仍存在有機物成分復雜、濃度高、色度高及難分解等特點，且多數染料還存在毒性、致畸和致癌等危險。目前針對上述廢水的處理大多依循傳統的物理吸附、化學氧化、生化法及電化學處理等方法。一般來說通過絮凝可以達到較好的出水效果，但絮凝劑的使用量大，后續固廢產生量大、不易處理；生化法雖然能徹底去除有機污染物，但過程太漫長，同時微生物不易馴服，受環境影響大；氧化法處理效果較好，但處理成本高昂。

上述方法中，吸附方法處理工藝最為簡單，被廣泛應用于實際，但仍存在一定的缺點，如吸附后續處理問題。光催化劑材料是氧化降解水中有機污染物的新方法，它的出現在一定程度上為廢污水的處理開辟了新的方向，如應用最多的二氧化鈦，但因受自身帶隙寬度的影響，只能受紫外光激發，處理能力有限，且受廢污水透光度的影響較大，在處理染料廢污水時，要考慮所處理廢污水濃度適宜性問題。為了提高對二氧化鈦的利用，一是通過制備二氧化鈦復合半導體、染料敏化、貴金屬沉積等方式提高二氧化鈦對光的利用；二是通過與活性炭或者金屬離子改性提高二氧化鈦的吸附能力。改善二氧化鈦的催化及吸附能力，但效果并不理想。

二氧化鈦是一種環境友好型的材料，因此，需要提供一種能夠適應較大濃度范圍染料廢污水濃度的二氧化鈦材料，來提高處理染料廢水的效率、減少二次污染。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種具有可見光催化活性的介孔二氧化鈦的制備方法。

本發明另一目的在于提供上述方法制備的具有可見光催化活性的介孔二氧化鈦。

本發明再一目的在于提供上述具有可見光催化活性的介孔二氧化鈦在處理含有機染料的廢水中的應用。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種具有可見光催化活性的介孔二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟：

(1)向表面活性劑中加入無水乙醇，然后超聲分散得到表面活性劑的分散液；

(2)向步驟(1)中得到的表面活性劑的分散液中加入鈦源，攪拌均勻后加入水，然后轉移至聚四氟乙烯的反應釜中密閉，進行水熱反應；

(3)將步驟(2)中水熱反應后得到的膠狀前驅體干燥，然后在惰性氣氛下焙燒即得具有可見光催化活性的介孔二氧化鈦。

步驟(1)中所述的表面活性劑可為表面活性劑F127、表面活性劑F108、和表面活性劑P123中的至少一種；

步驟(1)中所述的無水乙醇的量滿足每1g的表面活性劑對應加入10～15mL的無水乙醇，優選為每1g的表面活性劑對應加入10mL的無水乙醇；

步驟(1)中所述的超聲分散是指在30～45KHz頻率超聲分散30min以上；

步驟(2)中所述的鈦源為鈦酸四丁酯和鈦鹽中的至少一種，其中的鈦鹽為四氯化鈦、硫酸氧鈦、三氯化鈦中的至少一種；

優選的，步驟(2)中所述的鈦源為鈦酸四丁酯和鈦鹽組成的混合鈦源；