[發(fā)明專利]一種納米復合光催化劑及其制備方法

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• 申請日: 2021-11-03
• 公開（公告）號: CN113828297A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 王先廣;帥歡;杜高翔;劉莉;萬新
• 申請（專利權）人: 江西省礦產資源保障服務中心;北京依依星科技有限公司
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J35/10;C02F1/32
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 李琴

本發(fā)明公開了一種納米復合光催化劑，其組分包括二氧化硅：碳：二氧化鈦，且二氧化硅：碳：二氧化鈦質量比為4：(0.5?1)：(0.5?1)，二氧化鈦和碳負載在二氧化硅上，二氧化鈦顆粒粒徑在45?55nm左右。其制備以新型礦物為原料，新型礦物包括晶態(tài)組分和非晶態(tài)組分，晶態(tài)組分占礦物質量分數的78.61％，非晶態(tài)組分占礦物質量分數的21.39％；晶態(tài)組分包括石英、黃鐵礦、高嶺石和云母，石英占所述晶態(tài)組分質量分數的91％；非晶態(tài)物質包括水、單質碳和有機物，單質碳占所述非晶態(tài)組分質量分數的95.1％；制備過程包括：新型礦物焙燒去除有機物，濕法研磨；然后將鈦酸丁酯的無水乙醇溶液與之混合，再經烘干、煅燒。

技術領域

本發(fā)明是關于無機非金屬材料和納米復合光催化劑技術領域，特別是關于一種納米復合光催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著工業(yè)時代的迅猛發(fā)展，空氣和水中的有機污染物也隨之增加，因此帶來了一系列的環(huán)境問題。水資源在人類的發(fā)展過程中起著至關重要的角色，但是在地球的天然水中，淡水資源只占到了很小的一部分。我國在工業(yè)用水量上遠遠高于發(fā)達國家，且對水體的污染十分嚴重，所以找到一種對環(huán)境友好且處理成本低，簡單高效的污染物治理方法具有重要意義。TiO₂光催化作用已經被證明是一種能夠有效處理空氣與水中有機污染物的方法，具有價格低廉、化學性質穩(wěn)定，無二次污染等優(yōu)點，逐漸成為光催化領域的研究熱點。

TiO₂雖然在光催化方面具有許多優(yōu)點，但是在實際的生產應用過程當中仍然存在一些的問題：(1)可見光的利用率比較低，TiO₂禁帶寬度較寬，對太陽光的響應效果不好，需要在紫外光下才能有較好的光催化效果，導致降解成本過高；(2)容易發(fā)生團聚，導致其比表面積降低，部分光催化劑無法吸收光照，光催化效率降低；(3)難以回收利用，在懸浮體系當中，納米二氧化鈦光催化劑難以分離回收再利用，導致浪費。因此，解決納米TiO₂光利用率低和難以回收利用的問題，對于實現光催化劑實際生產應用具有十分重要的意義。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種納米復合光催化劑及其制備方法，以解決納米級TiO₂光利用率低和難以回收利用的問題，該方法以經過超細研磨之后的新型礦物(豐城土)為載體，鈦酸丁酯為鈦源，通過溶膠凝膠法制備納米復合光催化劑。與現有的制備光催化劑方法相比，新型礦物天然具有介孔SiO₂和碳，無需額外添加碳源，同時由于豐城土中的介孔結構，能夠極大的增加復合光催化劑的比表面積，其中的碳顆粒不僅能夠與TiO₂摻雜形成缺陷，使得復合光催化劑對光吸收闕值紅移，可見光響應提高，還可以對污染物進行特性吸附，使得復合光催化劑兼具吸附-降解性能，提高光催化劑處理污染物的能力。所述方法制備的光催化劑光催化活性高，不額外引入碳源，適合工業(yè)化生產。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種一種納米復合光催化劑，其組分包括二氧化硅：碳：二氧化鈦，其中二氧化硅：碳：二氧化鈦質量比為4：(0.5-1)：(0.5-1)，所述二氧化鈦和碳負載在二氧化硅上，二氧化鈦顆粒粒徑在45-55nm范圍內。

本發(fā)明同時提供了上述納米復合光催化劑的制備方法，它以新型礦物為原料，所述新型礦物包括晶態(tài)組分和非晶態(tài)組分，所述晶態(tài)組分占礦物質量分數的78.61％，非晶態(tài)組分占礦物質量分數的21.39％；所述晶態(tài)組分包括石英、黃鐵礦、高嶺石和云母，石英占所述晶態(tài)組分質量分數的91％；所述非晶態(tài)物質包括水、單質碳和有機物，單質碳占所述非晶態(tài)組分質量分數的95.1％；所述方法包括如下步驟：

S1、取所述新型礦物，烘干焙燒以去除微量有機物，然后與無水乙醇混合置于納米磨中研磨，得到新型礦物漿料；

S2、將鈦酸丁酯與無水乙醇混合，攪拌均勻后獲得鈦酸丁酯溶液；