光催化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種可回收型TiO2光催化劑的制備方法，目的在于提供一種可用于清潔污染水質(zhì)且可回收利用的TiO2光催化劑。特征在于：1)以TiO2粉末為活性組分并配成漿液，以發(fā)泡陶瓷板為載體，采用噴霧涂覆的方法使TiO2活性組分漿液均勻涂覆于載體表面，再經(jīng)焙燒處理后制得催化劑；2)在1)中所述的催化劑，其載體為一種20～30mm厚、表面均勻分布孔徑為2～3mm開孔的發(fā)泡陶瓷板。該方法操作簡單，所得到的TiO2催化劑具有高透光性，光催化性能優(yōu)異，且便于回收、不易造成二次污染，是一種高效經(jīng)濟(jì)的光催化劑制備方法。
【專利說明】-種可回收型Ti〇2光催化劑的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及光催化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種可回收型Ti〇2光催化劑的制備方法；提 供一種可用于凈化水質(zhì)、便于回收、可重復(fù)使用的Ti化光催化劑的制備方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 自1972年日本科學(xué)家本多化onda)和藤島（pujishima)在n型半導(dǎo)體二氧化鐵 電極上發(fā)現(xiàn)了水的光催化分解作用W來，Ti化作為光催化材料引起了越來越多的關(guān)注。Ti化 作為典型的過渡金屬氧化物，具有無毒、價格低廉、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、光催化活性強(qiáng)等優(yōu)異的 物理化學(xué)性能，在光催化裂解水、光降解污染物、太陽能電池和催化等很多領(lǐng)域都得到了深 入的研究和廣泛的應(yīng)用。德國Degussa公司生產(chǎn)的光催化劑產(chǎn)品P25是80%銳鐵礦和20% 金紅石的混合晶體，在紫外光區(qū)具有優(yōu)良的光催化氧化活性，在各個領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng) 用。但由于其本身基本顆粒的平均粒徑僅為21皿左右，若直接用于凈化水質(zhì)不僅難W分 離，而且與水體混合后形成一種乳白色的息濁液造成二次污染。
[0003] 通過溶膠-凝膠法制備Ti〇2薄膜并使其涂覆于玻璃或?qū)щ姴ＡУ容d體表面形成 固定相催化劑可解決催化劑回收難的問題。但Ti化薄膜比表面積較小，單位面積薄膜上 Ti〇2擔(dān)載量較低，降低了 Ti〇2的光催化性能，因此不適宜用于污水處理。通過將Ti〇2包覆在 磁性材料上制備出具有核殼結(jié)構(gòu)的光催化劑在外加磁場的作用下也可實(shí)現(xiàn)催化劑與水體 的分離。Chen等在化emos地ere 2011，4:1159?1168上報到了一種W Ti〇2為殼，y-FegOg 為核，Si〇2為屏蔽劑的光催化劑（Ti〇2/Si〇2/y-Fe2〇3)在紫外光和可見光照射下可有效降 解燃料，在外力磁場作用下可實(shí)現(xiàn)與液體分離。Xu等在Appl.Catal.B 2007, 71:177?184 上報道了 W類似的方法制備了（Ti〇2_xNySi化/NiFe2〇4)催化劑具有較高的可見光光催化活 性，且在外力磁性作用下易于分離重新使用。但此類催化劑的制備工藝復(fù)雜，成本高，難W 實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。因此目前急需一種回收方便且制備簡單易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的光催化 劑。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 針對上述Ti〇2光催化劑回收難，制備工藝復(fù)雜等問題，本發(fā)明提供一種可回收型 Ti化光催化劑的制備方法。該制備方法簡單，所需生產(chǎn)設(shè)備降低，成本低，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
[0005] 本發(fā)明為一種可回收型Ti化光催化劑的制備方法，其特征在于：有W下工序：
[0006] 第一步，將Ti化粉末與粘結(jié)劑置于配漿罐中，加水配成漿液攬拌均勻；
[0007] 第二步，將攬拌均勻的Ti化漿液用噴槍均勻噴涂于發(fā)泡陶瓷載體表面；
[0008] 第H步，對第二步中所制得涂有漿液的載體進(jìn)行賠燒處理得到催化劑；
[0009] 所述Ti〇2粉末是一種晶相為銳鐵礦相和金紅石相混合相的Ti〇2粉末，其銳鐵礦相 /金紅石相約為80/20 ;
[0010] 所述載體為20?30mm厚、表面均勻分布孔徑為2?3mm開孔的發(fā)泡陶瓷板；
[0011] 所述Ti化漿液中Ti化粉末占漿液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的20%?40% ;
[0012] 所述粘結(jié)劑為一種非晶態(tài)溶膠凝膠，在30(TC W上賠燒能夠轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鐵礦相Ti〇2， 具體配方如下：
[001引將10血鐵酸下醋與50血無水己醇均勻混合，形成A液；將40血無水己醇、1血水 和0. 3mL硝酸均勻混合，形成B液；在攬拌的情況下，將B液緩慢地加人到A液中，繼續(xù)攬拌 30min，形成透明的溶膠；
[0014] 根據(jù)發(fā)泡陶瓷表面積的大小調(diào)劑Ti化漿液的用量，每1皿2發(fā)泡陶瓷表面均勻噴涂 10?20血Ti〇2漿液；
[0015] 所述賠燒處理，從室溫W每小時6(TC?18(TC的升溫速率升至賠燒溫度，賠燒溫 度為30(TC?50(TC，賠燒時間為4?10小時；所制備催化劑能夠直接與水體分離易于回收 再利用。
[0016] 有益效果
[0017] (1)本發(fā)明的制備方法簡單，所需生產(chǎn)設(shè)備簡單，成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)；
[0018] (2)本發(fā)明所制得的Ti〇2光催化劑具有較強(qiáng)的光催化性能，而且由于Ti02是負(fù)載 于發(fā)泡陶瓷載體上，易于與水分離，便于回收。

【具體實(shí)施方式】：
[001引 實(shí)施例1
[0020] 第一步，將P25粉末（為德國Degussa公司生產(chǎn)的商用Ti〇2粉末，其銳鐵礦相/金 紅石相約為80/20)與粘結(jié)劑置于配漿罐中，配成漿液攬拌均勻，其中P25粉末占漿液質(zhì)量 分?jǐn)?shù)的20%。所述粘結(jié)劑配方制備如下：
[002。 將lOmL鐵酸了醋與50mL無水己醇均勻混合，形成A液；將40mL無水己醇、1血水 和0. 3mL硝酸均勻混合，形成B液；在攬拌的情況下，將B液緩慢地加人到A液中，繼續(xù)攬拌 30min，形成透明的溶膠。
[0022] 第二步，將攬拌均勻的P25漿液用噴槍均勻噴涂于發(fā)泡陶瓷載體表面。根據(jù)發(fā)泡 陶瓷表面積的大小調(diào)節(jié)漿液的用量，每1cm 2發(fā)泡陶瓷表面均勻噴涂15mL漿液。
[0023] 第H步，將所制得的塊體W l〇(TC /小時的速率升溫至45(TC，在空氣氣氛中賠燒 5小時，制得催化劑。
[0024] W羅丹明B為降解物測試其光催化性能，實(shí)驗(yàn)操作如下：將Ig/L的羅丹明B水溶 液100ml倒入一 150血燒杯中。將催化劑裁剪成一 30mmX30mm的方形，用夾子固定使其 息垂于羅丹明B水溶液液面W下。浸泡2小時待其達(dá)到吸附飽和后，放置于40W紫外燈下 (10cm)照射，80min后測其對羅丹明B的降解率。隨后將燒杯中的催化劑取出烘干，重復(fù)2 次此實(shí)驗(yàn)過程并測其對羅丹明B的降解率，結(jié)果如表1所示。
[00幼 實(shí)施例2
[0026] 第一步，將P25粉末與粘結(jié)劑置于配漿罐中，加水配成漿液攬拌均勻，其中P25粉 末占漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的20%。
[0027] 第二步，將攬拌均勻的P25漿液用噴槍均勻噴涂于發(fā)泡陶瓷載體表面。根據(jù)發(fā)泡 陶瓷表面積的大小調(diào)節(jié)漿液的用量，每1cm 2發(fā)泡陶瓷表面均勻噴涂lOmL漿液
[0028] 第H步，將所制得的塊體W l〇(TC /小時的速率升溫至45(TC，在空氣氣氛中賠燒 5小時，制得催化劑。
[0029] 按實(shí)施例1中所述方法測試催化劑對羅丹明B的降解率，結(jié)果如表1所示。
[0030] 實(shí)施例3
[0031] 第一步，將P25粉末與粘結(jié)劑置于配漿罐中，加水配成漿液攬拌均勻，其中P25粉 末占漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的30 %。
[0032] 第二步，將攬拌均勻的P25漿液用噴槍均勻噴涂于發(fā)泡陶瓷載體表面。根據(jù)發(fā)泡 陶瓷表面積的大小調(diào)節(jié)漿液的用量，每1cm 2發(fā)泡陶瓷表面均勻噴涂15mL漿液
[0033] 第H步，將所制得的塊體W 10(TC /小時的速率升溫至45(TC，在空氣氣氛中賠燒 5小時，制得催化劑。
[0034] 按實(shí)施例1中所述方法測試催化劑對羅丹明B的降解率，結(jié)果如表1所示。
[00對 實(shí)施例4
[0036] 第一步，將P25粉末與粘結(jié)劑置于配漿罐中，加水配成漿液攬拌均勻，其中粉末占 漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的30%。
[0037] 第二步，將攬拌均勻的P25漿液用噴槍均勻噴涂于發(fā)泡陶瓷載體表面。根據(jù)發(fā)泡 陶瓷表面積的大小調(diào)節(jié)漿液的用量，每1cm 2發(fā)泡陶瓷表面均勻噴涂20mL漿液
[0038] 第H步，將所制得的塊體W 10(TC /小時的速率升溫至45(TC，在空氣氣氛中賠燒 5小時，制得催化劑。
[0039] 按實(shí)施例1中所述方法測試催化劑對羅丹明B的降解率，結(jié)果如表1所示。
[0040] 實(shí)施例5
[0041] 第一步，將P25粉末與粘結(jié)劑置于配漿罐中，加水配成漿液攬拌均勻，其中P25粉 末占漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的40 %。
[0042] 第二步，將攬拌均勻的P25漿液用噴槍均勻噴涂于發(fā)泡陶瓷載體表面。根據(jù)發(fā)泡 陶瓷表面積的大小調(diào)節(jié)漿液的用量，每1cm 2發(fā)泡陶瓷表面均勻噴涂20mL漿液
[0043] 第H步，將所制得的塊體W 10(TC /小時的速率升溫至45(TC，在空氣氣氛中賠燒 5小時，制得催化劑。
[0044] 按實(shí)施例1中所述方法測試催化劑對羅丹明B的降解率，結(jié)果如表1所示。
[0045] 表 1
[0046]

【權(quán)利要求】
1. 一種可回收型Ti02光催化劑的制備方法，其特征在于：有以下工序： 第一步，將Ti02粉末與粘結(jié)劑置于配漿罐中，加水配成漿液攪拌均勻； 第二步，將攪拌均勻的Ti02漿液用噴槍均勻噴涂于發(fā)泡陶瓷載體表面； 第三步，對第二步中所制得涂有漿液的載體進(jìn)行焙燒處理得到催化劑； 所述Ti02粉末是一種晶相為銳鈦礦相和金紅石相混合相的Ti02粉末，其銳鈦礦相/金 紅石相為80/20 ; 所述載體為20?30mm厚、表面均勻分布孔徑為2?3mm開孔的發(fā)泡陶瓷板； 所述1102漿液中1102粉末占漿液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的20(%?40 (%; 所述粘結(jié)劑為一種非晶態(tài)溶膠凝膠，在300°C以上焙燒能夠轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦礦相Ti02，具體 配方如下： 將10mL鈦酸丁酯與50mL無水乙醇均勻混合，形成A液；將40mL無水乙醇、lmL水和 0. 3mL硝酸均勻混合，形成B液；在攪拌的情況下，將B液緩慢地加人到A液中，繼續(xù)攪拌 30min，形成透明的溶膠； 根據(jù)發(fā)泡陶瓷表面積的大小調(diào)劑Ti02漿液的用量，每lcm2發(fā)泡陶瓷表面均勻噴涂 10 ?2〇mL Ti02 漿液； 所述焙燒處理，從室溫以每小時60°C?180°C的升溫速率升至焙燒溫度，焙燒溫度為 300°C?500°C，焙燒時間為4?10小時；所制備催化劑能夠直接與水體分離易于回收再利 用。
【文檔編號】B01J21/06GK104437448SQ201410645709
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】張學(xué)斌, 孫彥民, 曾賢君, 于海斌, 李曉云, 隋云樂, 郭鐵瓊, 李佳, 張利杰 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油天津化工研究設(shè)計院, 中海油能源發(fā)展股份有限公司