[發(fā)明專利]一種泡沫鎳負(fù)載鈦酸鋅/電氣石光催化材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811578637.3
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109482191B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李俊生;關(guān)天宇;左金龍;譚沖;夏至
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱商業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;B01J35/04;C02F1/32;C02F101/30
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種泡沫鎳負(fù)載鈦酸鋅/電氣石光催化材料及其制備方法，以泡沫鎳作為基體，將鈦酸鋅//電氣石光/模版劑混合懸濁液均勻涂覆薄層形成了鈦酸鋅/電氣石/模版劑復(fù)合載體，經(jīng)模板劑溶出液浸泡溶出后烘干，形成泡沫鎳負(fù)載鈦酸鋅/電氣石光催化材料。首先以聚四氟乙烯(PTFE)和乙醇形成懸濁液A，再將一定比例的鈦酸鋅、電氣石、模版劑放入到懸濁液A中，形成懸濁液B，然后將懸濁液B均勻的涂覆到泡沫鎳上，烘干后將其浸泡到模板劑溶出液中進(jìn)行模板劑溶出，接著用去離子水沖洗、烘干，最后得到負(fù)載型泡沫鎳負(fù)載鈦酸鋅/電氣石光催化材料。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了泡沫鎳負(fù)載鈦酸鋅/電氣石光催化材料的制備，材料之間結(jié)合力牢固，所得的產(chǎn)品紫外光區(qū)段下，對有機(jī)物降解均具有較高的催化活性，具有使用壽命長、容易回收、無二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn)；整個(gè)工藝操作簡單、周期短、節(jié)約能源、制造成本低。本發(fā)明涉及一種水處理光催化材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水處理光催化材料，一種泡沫鎳負(fù)載鈦酸鋅/電氣石光催化材料及其制備方法。

背景技術(shù)

納米TiO₂粉體在近些年來的研究中已經(jīng)被證實(shí)是一種高效、無毒、穩(wěn)定的光催化材料，無論是在液相反應(yīng)還是氣相反應(yīng)中都具備有良好的光催化活性，但由于TiO₂禁帶寬度較寬(3.2eV銳鈦礦相，3.0eV金紅石相)，使其只能吸收占太陽光總能量很少的紫外光。同時(shí)因TiO₂光生電子與空穴復(fù)合快，導(dǎo)致其光量子效率低。目前研究人員采用過渡金屬離子摻雜、半導(dǎo)體復(fù)合等方法拓寬其光響應(yīng)區(qū)域，抑制光生電子與空穴復(fù)合來提高其光催化性能。

近年來研究者發(fā)現(xiàn)ABO₃型的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物結(jié)構(gòu)，具有多種特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)。由于其穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，優(yōu)越的電磁性能和高催化活性，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和工業(yè)催化領(lǐng)域。鈦酸鋅(ZnTiO₃)是一種典型鈣鈦礦型物質(zhì)，其納米粉體在污染物降解方面表現(xiàn)出良好的光催化性能，具有較好的應(yīng)用前景廣。Xin等人在文章《Synthesis andcharacterization of ZnTiO₃ with high photocatalytic activity》中通過水熱法和離子交換法制備了鈣鈦礦型ZnTiO₃，在700℃下煅燒3h得到ZnTiO₃粉末。經(jīng)過20min氙光照射后，ZnTiO₃(0.3g/L)對15mg/L的甲基橙溶液的降解率為95.3％，在相同反應(yīng)條件下，高于商用催化劑P25。姚志富等人在學(xué)位論文《鈦酸鋅基光催化材料的制備及其光催化性能研究》中通過溶膠凝膠法制備立方相ZnTiO₃，500W氙燈照射150min后，亞甲基藍(lán)的降解率可達(dá)75.3％，表現(xiàn)出良好的光催化性能。Chengcheng等人在文章《fibers prepared byelectrospinning and their photocatalytic properties》中通過溶膠-凝膠、靜電紡絲和煅燒技術(shù)相結(jié)合的方法制備珠狀ZnTiO₃纖維，700℃下煅燒3.5小時(shí)下可獲得。模擬太陽光照3h可將甲基紫降解完全。Yue等人在文章《Synthesis and characterization ofmesoporous ZnTiO₃rods via a polyvinylpyrrolidone assisted sol–gel method》中以PVP為模板劑，通過溶膠-凝膠法制備介孔ZnTiO₃棒，紫外光照射70min后，對羅丹明B的降解率可達(dá)97％。

但是由于粉末狀的納米ZnTiO₃顆粒細(xì)微、懸浮相催化劑穩(wěn)定性差和容易中毒、難以回收、催化劑活性成分損失較大、不利于催化劑的再生和再利用等缺點(diǎn)，制約了其在實(shí)際中的廣泛得應(yīng)用。為解決納米粉體催化劑難回收等問題，以及進(jìn)一步提高其光催化活性，近年來研究者采用光催化劑固定化法，將粉體光催化劑負(fù)載于載體上，實(shí)現(xiàn)催化劑與處理液有效分離，同時(shí)克服懸浮相催化劑穩(wěn)定性差和容易中毒等缺點(diǎn)。目前已經(jīng)應(yīng)用的載體材料有陶瓷、不銹鋼、空心玻璃珠等，陶瓷、玻璃空心球易碎，不銹鋼比重大且貴，難以工業(yè)化應(yīng)用。因此特性優(yōu)良的光催化劑載體越來越受到研究者的關(guān)注。