[發明專利]大尺寸自組裝二氧化鈦微球及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910084806.6
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109650439B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 龍明策;魏琰
• 申請（專利權）人: 淄博澤辰光媒科技有限公司
• 主分類號: C01G23/047
• 分類號: C01G23/047;B01J21/06;C02F1/30;C02F1/32;C02F101/34
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 趙真真

本發明涉及一種大尺寸自組裝二氧化鈦微球及其制備方法和應用，屬于無機材料光催化技術領域。本發明所述的二氧化鈦微球的直徑為0.1～10毫米，由一維納米結構和二維納米結構的二氧化鈦組裝構成；所述一維納米結構的單元為納米管、納米棒或納米線；所述二維納米結構的單元為納米片。所述二氧化鈦微球的前驅物為各種晶相結構的二氧化鈦粉末。本發明所述的二氧化鈦微球為大尺寸，宏觀可見，具有優異的光催化活性；在液相反應中易于沉降分離，方便回收和重復使用；制備方法簡單便捷，利于工業化生產；應用范圍廣，在紫外光或自然光下充分催化降解有毒有害的有機物，能應用于廢水處理、室內空氣凈化、抗菌除臭等環境領域中。

技術領域

本發明涉及一種大尺寸自組裝二氧化鈦微球及其制備方法和應用，屬于無機材料光催化技術領域。

背景技術

隨著工業和城市生活水平的快速發展，人類直接或間接地向環境排放超過其自凈能力的有害物質或能量，大量有機化合物被排放到我們生活的環境中，不但導致資源短缺，而且給環境造成污染，危害人類的健康和生存。因此，環境問題越來越成為社會各界關注的焦點問題，而開發一種簡便有效的方法來治理環境污染已成為各地政府部門迫在眉睫的重任。

光催化技術作為一種新型清潔技術，在有機污染物降解方面有著廣泛的應用，是目前解決環境問題的潛在無污染技術，為環境治理提供了新思路和新途徑。1972年日本科學家Fujishima和Honda發現在紫外光照條件下二氧化鈦半導體電極光催化分解水可以產氫，自此拉開了光催化反應研究的序幕。1976年，John H.Carey等拓展了光催化技術應用的范圍，將這一方法成功應用于水中有機污染物的降解。光催化技術因其具有廉價、無毒、節能、高效的優勢已成為社會各界人士爭相研究的熱點。

二氧化鈦原料價格低廉，無毒無腐蝕，性能穩定，操作簡單，因此被廣泛應用于水和空氣的凈化。目前二氧化鈦主要是以粉末及薄膜形式存在。但是粉末不能回收，可能對環境造成二次污染；而薄膜的光催化效率較低，且制備成本高，不易大規模生產。

TiO₂微球的合成已有一些報道和公開專利。二氧化鈦微球可以通過溶膠凝膠法和焙燒熱處理的組合工藝制備，Li X Z(Li X Z,Liu H,Cheng L F,et al.Photocatalyticoxidation using a new catalyst--TiO₂ microsphere--for water and wastewatertreatment.[J].Environmental ScienceTechnology,2003,37(17):3989-94.)等報道了一種溶膠-噴霧-焙燒的TiO₂微球合成方法，合成的TiO₂微球具有多孔結構以及良好的光催化降解水楊酸等有機物的性能，但因合成方法復雜，成本較高而不適合大規模生產應用。二氧化鈦微球還可通過在一些有機載體上涂覆TiO₂粉末實現制備，Chen Y H等(Chen Y H,Liu Y Y,Lin R H,et al.Photocatalytic degradation of p-phenylenediamine withTiO₂-coated magnetic PMMA microspheres in an aqueous solution[J].Journal ofHazardous Materials,2009,163(2):973-981.)報道了一種將TiO₂粉末涂覆在異丁烯酸甲酯表面形成TiO₂/mPMMA微球的方法，結果表明該微球具有很強的可見光催化降解對苯二胺的活性。但是，這類涂覆方法獲得的材料不穩定，TiO₂粉末容易脫落，不利于重復使用。