[發明專利]一種電氣石/二氧化鈦復合光觸媒溶膠制備及應用

在審

• 申請號: 202010612556.1
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111604044A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 陳德良;韓銅楹;趙思琪;荊慧娟
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J23/889;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 河南大象律師事務所 41129
• 代理人: 吳素華

本發明涉及了一種電氣石/二氧化鈦復合光觸媒溶膠的制備及其應用，所述復合溶膠由鈦鹽、電氣石、醇溶液、酸性水溶液制備而成；所述鈦鹽是指鈦酸丁酯、鈦酸甲酯、四氯化鈦、硫酸氧鈦中的任一種；所述醇溶液是指無水乙醇、甲醇、異丙醇中的一種或者多種；所述酸性水溶液是指由鹽酸、硝酸、醋酸、硫酸中的一種或幾種和去離子水的混合溶液。附圖1為所述復合溶膠中的一種。本發明提供的具有復合功能的光觸媒溶膠可適用于噴涂于多級孔陶瓷材料上或者建筑、裝飾材料上，配以光照裝置，可實現染料、甲醛等有機污染物的吸附與分解。附圖2為所應用的陶瓷基體圖片。

技術領域

本發明涉及一種復合溶膠加工技術，尤其涉及一種電氣石/二氧化鈦復合光觸媒溶膠制備及應用。

背景技術

隨著全球經濟的快速發展，全球環境日益嚴峻，各種有毒有害物質嚴重污染著人們的生活環境，引起了全世界的廣泛關注。因此，消除工業廢物和環境中的污染物已引起學術界和工業界的研究人員和科學家的廣泛關注。TiO₂，ZnO，CdS和Cu₂O等許多半導體材料已用于催化氧化以保護環境。在這些半導體中，具有出色的催化性能的TiO₂因其強的光反應性，高效，化學惰性，具有廣泛的環保潛力，無毒且成本低而被公認為是最有效和廣泛使用的光催化劑之一。TiO₂半導體的光催化作用是通過吸收具有相對于帶隙(hv≥Eg)的足夠能量的光子而引發的，這會導致電荷從電子的價帶(VB)到導帶(CB)的分離而分離，使電子和空穴分開。空穴可以直接氧化有機污染物，也可以與H₂O分子反應形成·OH自由基，由于它們的強氧化性，它們可以幾乎無選擇地降解溶液中的任何有機化學物質。光生電子還可以與水溶性氧和H⁺反應形成H₂O₂，H₂O₂可以進一步被光分解為·OH自由基。不幸的是，這種光生電子空穴對可以快速重新結合，陷入亞穩態，這限制了光催化技術實際應用的進一步擴展。因此，阻止電子-空穴復合可以被認為是增強TiO₂的光催化活性的策略之一。

電氣石是一種環狀結晶硅酸鹽礦物，含有Al，Na，Ca，Mg，B，Fe，水，氟化物等元素。電氣石礦物材料具有自然的電極性，熱電性，壓電性，輻射波長4-14μm的紅外性能，釋放負離子的性能，因此在環保領域具有非常廣闊的應用前景。利用天然電氣石礦物質管理空氣或水中重金屬離子污染的研究已經開始。由于電氣石顆粒表面的強靜電場，它可以抑制TiO₂光生空穴和電子的復合，從而提高光催化性能。從這個意義上講，預計TiO₂和電氣石的組合可以應對基于TiO₂的光催化中的量子效率和納米粒子聚集的挑戰。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種低成本，穩定性好，多功能的電氣石/二氧化鈦復合光觸媒溶膠。同時提供一種該復合溶膠的制備方法，該方法工藝簡單，推廣方便，易于規模化產業，成本低廉；同時也提出了該溶膠的應用途徑，即將所述的多功能的電氣石/二氧化鈦復合光觸媒溶膠，按照需要用去離子水或者異丙醇稀釋1-10倍，得到噴涂液，直接噴涂到各種金屬，陶瓷制品，多級孔材料的表面，得到具有光催化降解有機污染物、甲醛以及釋放負離子能力的陶瓷制品，具有殺菌功能的衛生潔具以及空氣凈化材料。可將所述的多功能的電氣石/二氧化鈦復合光觸媒溶膠固液分離，采用150-300℃水熱處理、冷凍干燥的方法和400-600℃熱處理的方法制備得到含納米二氧化鈦、電氣石的多功能復合微粉。

本發明解決復合溶膠技術問題的技術方案是：一種電氣石/二氧化鈦復合光觸媒溶膠，所述復合溶膠由鈦鹽、電氣石、醇溶液、酸性水溶液制備而成；所述鈦鹽是指鈦酸丁酯、鈦酸甲酯、四氯化鈦、硫酸氧鈦中的任一種；所述醇溶液是指無水乙醇、甲醇、異丙醇中的一種或者多種；所述酸性水溶液是指由鹽酸、硝酸、醋酸中的一種和幾種和去離子水的混合溶液。