[發明專利]一種具有光催化活性的吸附劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911294077.3
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110841589A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 溫變英;姜超;樊保民
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: B01J20/04
• 分類號: B01J20/04;B01J20/30;C02F1/30;B01J21/06;B01J23/02;B01J37/10;B01J37/02;B01J35/10;B01J32/00;C02F101/34;C02F101/30
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發明涉及吸附和催化技術領域，尤其涉及一種具有光催化活性的吸附劑及其制備方法和應用。本發明的制備方法，包括以下步驟：將水玻璃和氫氧化鈣混合，進行水熱反應，得到表面具有豐富褶皺結構的介孔型硅酸鈣材料；將鈦酸四丁酯溶于乙醇中，得到溶液A；將醋酸、水和乙醇混合，得到溶液B；將所述介孔型硅酸鈣材料與溶液B混合，得到體系C；將所述溶液A滴加到體系C中，依次經陳化、干燥和焙燒得到具有光催化活性的吸附劑。本發明以表面具有豐富褶皺結構的介孔型硅酸鈣材料為載體，通過溶膠?凝膠法能夠使二氧化鈦均勻地包覆于硅酸鈣的表面及內部孔隙，不僅能夠提高二氧化鈦的負載量，大大提高了材料的吸附效率和光催化活性及催化分解效果。

技術領域

本發明涉及吸附和催化技術領域，尤其涉及一種具有光催化活性的吸附劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著現代工農業生產的快速發展，工業廢物、農藥、化肥和激素等有機污染物(如PAHs、PCBs、芳香硝基化合物等)不斷侵入環境中，尤其是在水體環境產生累積的危害最為嚴重。有機污染物常具有高毒性、高累積性、難降解、可長程遷移及“三致”效應(即致突變、致癌和致畸效應)，因此開發有機污染物的高效治理技術已經成為當前環境污染治理中的一個重要課題。目前處理有機污染物的常用方法是吸附法。然而，吸附的結果是污染物積聚在吸附劑的表面或孔隙中，因此，通過吸附很難從根本上消除有機污染物。光催化降解是在光和催化劑的作用下將有機污染物降解成無毒小分子的反應過程，能夠從根本上消除有機污染物的危害，且反應條件溫和，操作條件易于控制，不產生二次污染。可用作光催化劑的材料包括各種帶隙可調控的半導體材料，例如二氧化鈦(TiO₂)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO₂)、二氧化鋯(ZrO₂)和硫化鎘(CdS)。但這些催化劑通常需要一個載體，因此，吸附光催化技術成為一種環境友好的處理有機污染物的優質解決方案。

納米二氧化鈦作為一種理想的光催化半導體材料具有光催化活性高、化學穩定性好、耐酸堿腐蝕、對生物無毒無害、能夠再循環利用和價格低廉等諸多優點，成為近年來研究較多的一類光催化材料，大多數的二氧化鈦以粉末為主，在實際應用中存在易團聚失活、難分離與再回收利用的問題，即純二氧化鈦存在固載化問題，將其負載于其他載體上，增加其使用穩定性已成為研究的熱點。目前，針對二氧化鈦作為負載材料應用于污染物凈化的研究，大多以粉煤灰(CFA)(Favorable recycling photocatalyst TiO₂/CFA:Effects ofcalcination temperature on the structural property and photocatalyticactivity,A,Chemical,2010,330(1-2):41-48)、石墨烯(Combination ofphotoelectrocatalysis and adsorption for removal of bisphenol A over TiO₂-graphene hydrogel with 3D network structure,Applied Catalysis B:Environmental221(2018)36-46)、活性碳纖維(ACF)(TiO₂-loaded activated carbon fiber:Hydrothermal synthesis,adsorption properties and photo catalytic activityunder visible light irradiation,Particuology,2014,14:38-43)、碳納米管(CNTs)(Adsorption of methyl orange by synthesized and functionalized-CNTs with 3-aminopropyltriethoxysilane loaded TiO₂ nanocomposites[J].Chemosphere,2017,168:474-482)等為主要載體，解決了二氧化鈦的固載化問題，同時可以通過吸附、光催化作用去除有機污染物。但是上述載體仍存在一定的缺陷，如：載體的比表面積小、二氧化鈦的負載量低、載體吸附容量較小、材料對分子量大的污染物吸附效果差、載體材料價格昂貴、制備工藝較為復雜等。