[發明專利]一種光催化劑及其制法和應用

在審

• 申請號: 202010130263.X
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN113318720A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 趙杰;張皓
• 申請（專利權）人: 廣東粵能凈環保科技有限公司
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;C02F1/72;C02F1/32;C02F101/36;C02F101/38;C02F103/06;C02F103/20;C02F103/34
• 代理公司: 北京至臻永信知識產權代理有限公司 11568
• 代理人: 張寶香;王淼

本發明公開了一種光催化劑及其制法和應用。所述的光催化劑包括陶瓷球和二氧化鈦，以催化劑的重量為基準，陶瓷球的含量為60％～95％，二氧化鈦的含量為5％～40％。該催化劑具有良好的光催化活性和活性穩定性。

技術領域

本發明涉及一種光催化劑及其制備方法，屬于光催化材料領域。

背景技術

半導體光催化氧化作為一種能夠在常溫常壓下使有機物經光催化分解為二氧化碳和水，且不會造成二次污染的新型技術而引起世界各國研究者的高度重視。研究發現，利用半導體光催化法能夠有效降解水和空氣中的各種有機污染物，例如鹵化烴、硝基芳烴、酚類、有機顏料、殺蟲劑、表面活性劑等；也可以將氰化物、亞硝酸鹽、硫氰酸鹽等轉化成無毒或低毒化合物；還可以應用于抗菌、除臭、空氣凈化、自清潔材料等領域。目前已經研究的半導體光催化劑主要包括金屬氧化物以及硫化物等，其中二氧化鈦(TiO₂)具有化學穩定性好、安全無毒、成本低等特點，在光催化氧化方向得到廣泛的研究和應用。

二氧化鈦光催化劑通常以粉末形狀使用，但這樣會在流體中形成懸浮體系，從而帶來分離困難和難以回收等技術問題，從而限制了實際應用。將二氧化鈦固定在載體上，可以克服懸浮相二氧化鈦光催化劑的缺點。因此，尋找合適的載體及高效的負載方法固定催化劑、提高催化劑光催化效率是實現二氧化鈦光催化劑產業化的關鍵，亦是近年來光催化技術研究領域的熱點。

目前，負載型光催化劑存在的技術問題是：第一，采用粘合劑等非催化材料時，在負載和燒結過程中，會影響表面上二氧化鈦的量，從而影響催化活性；第二，在載體上負載二氧化鈦時，通常采用高溫焙燒以增加二氧化鈦負載的牢固度，但二氧化鈦容易被燒結，且生成非光催化活性的晶相，從而影響催化活性，而且即使是高溫焙燒也仍存在二氧化鈦容易流失的問題，從而影響催化劑的活性穩定性；第三，載體負載二氧化鈦時還容易出現分布不均勻的問題，從而進一步影響其催化活性和穩定性。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供了一種光催化劑及其制法，以及該光催化劑在紫外光的作用下進行光催化反應。該催化劑具有良好的光催化活性和活性穩定性。

本發明第一方面提供的一種光催化劑，所述的光催化劑包括陶瓷球和二氧化鈦，以催化劑的重量為基準，陶瓷球的含量為60％～95％，優選為65％～95％，二氧化鈦的含量為5％～40％，優選為5％～35％。

所述的陶瓷球優選為氧化鋁陶瓷球。所述的陶瓷球為具有微米級孔道的陶瓷球，優選采用滾球法制得。進一步地，所述陶瓷球的外表面具有微米級孔道的孔口且孔口均勻分布，孔口直徑可以為1～50μm。所述陶瓷球大小可以根據需要制備，球徑可以為2～10mm。

所述的光催化劑中，以催化劑的重量為基準，陶瓷球的含量為60％～95％，優選為65％～95％，二氧化鈦的含量為5％～40％，優選為5％～35％。

所述的光催化劑中，二氧化鈦主要為銳鈦礦晶相。

所述的光催化劑中，二氧化鈦以微米級晶粒呈嵌入式分散在催化劑表面上。進一步地，在所述光催化劑的外表面上，粒徑為5～50μm的TiO₂晶粒占70％以上，優選占80％以上。

本發明第二方面提供的一種光催化劑的制法，包括：

(1)分別制備含鈦物料I和含鈦物料II；

(2)將陶瓷球載體真空法浸漬含鈦物料I，經干燥和焙燒，得到中間體；

(3)步驟(2)所得的中間體浸漬含鈦物料II，經熱處理，得到本發明的光催化劑。