專利名稱：高吸附性光催化劑及載體材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高吸附性光催化劑材料及載體材料和高吸附性光催化劑制備方法。
背景技術：
由于光催化反應不需要任何氧化劑即可在常溫常壓下進行反應，因此利用半導體粉體材料作為光催化處理各類有機污染物的研究引起不同領域同行們的重視。光催化劑TiO2類的滿帶上的電子被激發(fā)，同時在滿帶上留下空穴h+，空穴又可奪取半導體粒子上所吸附的化學物質上的電子，產(chǎn)生游離基，對有機物進行分解、轉化、礦化、降解的各式反應，以達到光催化的目的，因此，人們廣泛研究如何將光催化技術盡快用于實踐，但到目前止，人們知道有很多的光催化技術難題一直阻礙著人們對光催化材料的廣泛應用。
TiO2材料顆粒對有機污染物的吸附能力較差，加之大多數(shù)的情況下，有機污染物濃度很低，需要較長的時間才能達到光催化目的。而采用具有大比表面積，多孔的吸附劑(如沸石、Al2O3、SiO2、活性炭)作為載體，是加快光催化降解反應速度，提高光催化活性的有效途徑之一。
目前，各層次的研究對光催化劑及載體制備工藝，形態(tài)各不相同。如以活性炭類直接作載體，表面覆蓋復合TiO2光催化劑薄膜的光催化劑，盡管吸附性有加強，但因復合TiO2薄膜層遮擋吸附，封閉吸附劑微孔，影響光催化劑的吸附降解效果。如以復合TiO2作底層，表面覆蓋活性炭吸附層，結果活性炭層影響復合TiO2光催化能力。
因此，必須研究改進復合TiO2與吸附結合形式制備高吸附性高光催化能力的光催化劑，使光催化技術盡快廣泛用于實踐。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對目前TiO2光催化材料對有機分子的吸附能力較差，相對的降低了光催化劑的工作效率的問題，而提供一種高吸附性光催化劑及載體材料和催化劑制備工藝。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的高吸附性光催化劑，由載體和負載在載體上的吸附性光催化材料組成，所述的吸附性光催化材料含有復合TiO2和活性炭，其復合TiO2含有0.1％～2％的金屬Pt或Pa，或者含有0.1％～2％wt的選自Fe、Sn、Cu、Ag、W中任一種金屬元素的氧化物，其特征是還含有試劑淀粉合成的納米顆粒炭粒，其活性炭為300～800目的微?；钚蕴?。
所述的高吸附性光催化劑材料，其含有80％～92％wt所述的復合TiO2、3％～10％wt的300～800目的活性炭、1％～8％wt試劑淀粉合成的納米顆粒炭粒，各成分重量百分數(shù)之和100％。
所述的高吸附性光催化劑的載體材料，是經(jīng)過酸洗和高溫處理的，且表面附有TiO2金紅石薄膜的無堿玻璃纖維、或者玻璃片、麥飯石、蛭石、沸石。
所述的高吸附性光催化劑的載體材料，是經(jīng)過氬氣保護下高溫處理過的，且表面附有TiO2金紅石薄膜的炭纖維。
所述的載體材料表面附有的TiO2金紅石薄膜，是采用普通公知的化學溶膠工藝及鍍、涂高溫燒結方法而制得。
所述的高吸附性光催化劑的制備方法，其制備步驟為(1)制備高吸附性光催化材料復合溶膠，制備步驟是a、按公知方式用酞酸丁脂前驅體配制復合TiO2溶膠，b、向a步所得溶膠中加入其體積3％～10％的300～800目的活性炭微粒，加入其體積3％～20％的試劑淀粉，攪拌均勻，c、向b步所得溶液中加入其體積三倍的90％(體積)乙醇水溶液，添加溶液重量3％～16％的聚乙二醇，攪拌均勻，得到高吸附性光催化材料復合溶膠備用，(2)將(1)步所制得的復合溶膠與權利要求3或者4所述的載體，按體積比＝30～50∶100取原料，將其載體置于復合溶膠內浸漬完全，取出于80～100℃烘干、冷卻到室溫，如此浸漬烘干重復二次，(3)將(2)步得到的負載復合膠體薄膜的載體，置于高溫爐內，在氬氣保護下隨爐升溫到450～550℃，保溫1.5～2.0h，隨爐降溫，冷卻到室溫，制得高吸附性光催化劑產(chǎn)品。
本發(fā)明的高吸附性光催化劑材料是以復合TiO2納米粒子、活性炭微粒和試劑淀粉合成的納米顆粒炭組成，由于在制光催化劑溶膠中加入了總重量3％～16％的聚乙二醇。在載體材料浸漬光催化劑溶膠經(jīng)450～550℃燒結時，聚乙二醇揮發(fā)分解，使載體表面炭材料呈凸凹狀分布于光催化劑復合TiO2表層，炭層與TiO2材料呈網(wǎng)絡狀扎釘結構。因此，具有高吸附性和高光催化性，聚乙二醇加入量為總重量3％～16％為宜，低于3％作用不明顯，高于16％時炭層與TiO2材料結合松馳。
由于本發(fā)明的光催化劑載體材料表面有一層TiO2金紅石晶型過渡層，提高了光催化劑載體與光催化材料薄膜的結合能力，使有機分子能富集在光催化劑表面，光催化劑的工作效率得到提高。
本發(fā)明中所用試劑為市售品，活性炭微粒、試劑淀粉、聚乙二醇均為AR純，酞酸丁脂Pt、Pd金屬，F(xiàn)e、Cu、Sn、Ag、W元素的氧化物為CP純。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例1按公知的方法以酞酸丁脂前驅體配制含1％wt鐵氧化物的復合TiO2溶膠，在該溶膠中加入其體積3％的300～800目的活性炭微粒，加入其體積10％的試劑淀粉，攪拌均勻后，加入其體積三倍的90％(體積)乙醇水溶液，再添加溶液重量5％的聚乙二醇，攪拌均勻制得復合膠液。將復合膠液與表面附有TiO2金紅石薄膜的炭纖維，按50∶100(體積)取原料，將炭纖維完全浸漬于復合膠液中，取出瀝去滴液，在烘箱內于80～100℃烘干2小時，冷卻取出，將其取出的炭纖維載體，置于復合膠液內，重復浸漬，并同前次方法干燥，再于馬富爐內隨爐升溫到450℃，保溫1小時后，隨爐降溫，冷卻到室溫，得到高吸附性光催化劑產(chǎn)品。該產(chǎn)品用于光催化空氣處理器內，完全達到了空氣凈化要求。
實施例2按公知的方法以酞酸丁脂前驅體配制含2％wt錫氧化物的復合TiO2溶膠，在該溶膠中加入其體積10％的300～800目的活性炭微粒，加入其體積15％的試劑淀粉，攪拌均勻后，加入其體積三倍的90％(體積)乙醇水溶液，再添加溶液重量12％的聚乙二醇，攪拌均勻制得復合膠液。將復合膠液與表面附有TiO2金紅石薄膜的麥飯石，按體積50∶100取原料，將麥飯石完全浸漬于復合膠液中，取出瀝去滴液，在烘箱內于80～100℃烘干1.5小時，冷卻取出，將其取出的麥飯石載體，置于復合膠液內，重復浸漬，并同前次方法干燥，再于馬富爐內隨爐升溫到550℃，保溫2小時后，隨爐降溫，冷卻到室溫，得到高吸附性光催化劑產(chǎn)品。該產(chǎn)品用于光催化、礦化直飲水處理機中，處理自來水，出水完全達到了飲水衛(wèi)生標準。
權利要求
1.一種高吸附性光催化劑，由載體和負載在載體上的吸附性光催化材料組成，所述的吸附性光催化材料含有復合TiO2和活性炭，其復合TiO2含有0.1％wt～2％wt的金屬Pt或Pa，或者含有0.1％wt～2％wt的選自Fe、Sn、Cu、Ag、W中任一種金屬元素的氧化物，其特征是還含有試劑淀粉合成的納米顆粒炭粒，其活性炭為300～800目的微?；钚蕴?。
2.如權利要求1所述的吸附性光催化劑，其特征是所述的吸附性光催化材料由重量80％～92％復合TiO2、3％～10％的300～800目的活性炭微粒、1％～8％試劑淀粉合成的納米顆粒炭粒組成，各成分重量百分數(shù)之和100％。
3.如權利要求1所述的吸附性光催化劑，其特征是所述的載體是經(jīng)過酸洗和高溫處理的，且表面附有TiO2金紅石薄膜的無堿玻璃纖維、或者玻璃片、麥飯石、蛭石、沸石。
4.如權利要求1所述的吸附性光催化劑，其特征是所述的載體是經(jīng)過氬氣保護下高溫處理過的，且表面附有TiO2金紅石薄膜的炭纖維。
5.權利要求1所述的吸附性光催化劑的制備方法，其特征是步驟為(1)制備高吸附性光催化材料復合溶膠，制備步驟是a、按公知方式以酞酸丁脂前驅體配制復合TiO2溶膠，b、向a步所得溶膠中加入其體積3％～10％的300～800目的活性炭微粒，加入其體積3％～20％的試劑淀粉，攪拌均勻，c、向b步所得溶液中加入其體積三倍的90％(體積)乙醇水溶液，添加溶液重量3％～16％的聚乙二醇，攪拌均勻，得到高吸附性光催化材料復合溶膠備用，(2)將(1)步所制得的復合溶膠與權利要求2或者4所述的載體，按體積比＝30～50∶100取原料，將其載體置于復合溶膠內浸漬完全，取出于80～100℃烘干、冷卻到室溫，如此浸漬烘干重復二次，(3)將(2)步得到的負載復合膠體薄膜的載體，置于高溫爐內，在氬氣保護下隨爐升溫到450～550℃，保溫1.5～2.0h，隨爐降溫，冷卻到室溫，制得高吸附性光催化劑產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高吸附性光催化劑及載體材料和高吸附性光催化劑的制備方法。高吸附性光催化材料由重量80％～92％復合TiO
文檔編號B01J21/06GK1410159SQ0213927
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月13日 優(yōu)先權日2002年11月13日
發(fā)明者董學斌, 萬章國, 劉衛(wèi)東, 甘維國, 劉啟文 申請人:武漢理工大學