專利名稱：一種高效催化滅活水中病源微生物的可見光催化劑制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可見光催化的催化劑的研制方法，具體指一種摻鈦羥基磷灰石負(fù)載碘化銀催化劑的制備方法及催化滅活水中病源微生物的研究。
背景技術(shù)：
光催化氧化作為一種環(huán)境友好技術(shù)相對傳統(tǒng)方法具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)、可以在常壓下操作，反應(yīng)條件溫和，減少了操作困難；(2)、不需要大量消耗除光以外的其他物質(zhì)，可以降低能量和原材料的能耗；(3)、光催化劑具有廉價(jià)、無毒、穩(wěn)定以及可以重復(fù)利用的特點(diǎn)；
(4)、光催化產(chǎn)生的羥基自由基具有高度活性。專家預(yù)測，光催化氧化技術(shù)是未來消毒工藝中一項(xiàng)可行的替代方法。
傳統(tǒng)的TiO2光催化劑由于具有高的催化活性和穩(wěn)定性而受到重視，但其帶隙較寬(E = 3. 2eV)，僅能能響應(yīng)波長小于387nm的紫外光，而這部分光只占太陽光譜的3%。因此，如何將光催化劑的光利用范圍拓展到可見光區(qū)，提高催化劑的光量子產(chǎn)率是光催化劑實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)主要研究方向。目前可見光響應(yīng)催化材料的設(shè)計(jì)主要集中在兩條途徑(I)對TiO2等已有的紫外光催化劑進(jìn)行改性，使其具有可見光催化活性。(2)從充分利用太陽能的角度出發(fā)，開發(fā)了一系列新型可見光催化材料。鹵化銀作為一種間接半導(dǎo)體，其成像與非均相催化有許多共性，因此近年來科學(xué)家將對太陽能的轉(zhuǎn)換和利用的興趣擴(kuò)展到鹵化銀和其它感光材料。目前主要通過沉淀沉積法將銀的鹵化物(AgBr、AgI和AgCl)負(fù)載到Ti02、Al2O3等載體上，得到了一些活性較好的光催化材料。但這些催化劑活性成分在載體上的分散性較難控制，金屬溶出現(xiàn)象嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于制備一種優(yōu)異的可有效利用可見光且穩(wěn)定性較高的光催材料，能夠有效滅活水中的病源微生物。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明選用AgNO3和KI作為前驅(qū)體，摻鈦的羥基磷灰石為載體，通過離子交換法將Ag高度分散到載體的孔道和表面上，制備了 Agl/HAPTi催化劑。該催化劑顯示了很高的可見光催化活性，能夠較好滅活病源微生物，而且性質(zhì)穩(wěn)定，金屬溶出很少，在水體常規(guī)PH值范圍內(nèi)有很好的活性，很有希望應(yīng)用于實(shí)際水處理領(lǐng)域。具體的說，本發(fā)明的制備方法如下可見光催化劑Agl/HAPTi按以下程序合成將摻鈦羥基磷灰石載體加入到一定量的AgNO3溶液中，避光攪拌24小時(shí)。然后取出過濾，用去離子水沖洗到一定程度。過濾后的固體加入到KI溶液中，使加入的AgNO3和KI摩爾比值為1，得到的體系在室溫避光攪拌過夜，然后過濾出樣品并在60°C烘干。在按此程序，合成含銀量為11. 3wt%的催化劑，得到Agl/HAPTi 樣品。


圖I為本發(fā)明制備的Agl/HAPTi催化滅活大腸桿菌的活性。
具體實(shí)施例方式通過下面給出的實(shí)施例和應(yīng)用例，可以看出本發(fā)明的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)。I、Agl/HAPTi的催化劑的制備
將摻鈦羥基磷灰石載體加入到一定量的AgNO3溶液中，避光攪拌24小時(shí)。然后取出過濾,用去離子水沖洗到一定程度。過濾后的固體加入到KI溶液中，使加入的AgNO3和KI摩爾比值為1，得到的體系在室溫避光攪拌過夜，然后過濾出樣品并在60°C烘干。在按此程序，合成含銀量為11. 3wt%的催化劑，得到Agl/HAPTi樣品。2、Agl/HAPTi的可見光催化活性以氙燈為光源，用濾光片過濾掉小于420nm的光，再此光照條件下以大腸桿菌為目標(biāo)污染物來評價(jià)本發(fā)明所述的Agl/HAPTi可見光催化活性。反應(yīng)溫度為室溫，pH = 6. 03，光強(qiáng)為2. OmW/cm2，催化劑的投加量為O. 2g/L。圖I可以看出，大腸桿菌初始濃度約為I. OX 108CFU/mL時(shí)，單獨(dú)可見光照射、載體HAPTi的的光催化和Agl/HAPTi暗反應(yīng)均對E. coli無明顯滅活。羥基磷灰石負(fù)載AgI和摻鈦羥基磷灰石負(fù)載Ag的材料在可見光下有一定的殺菌作用，完全滅活E. coli所需要的時(shí)間分別為70分鐘和60分鐘。而摻鈦羥基磷灰石負(fù)載AgI的材料殺菌活性明顯提高，40分鐘就可完全去除E. coli。同時(shí)考察了反應(yīng)過程中催化劑的銀離子釋放。結(jié)果顯示，反應(yīng)過程中銀離子的釋放量小于O. 21mg/L。因此，該催化劑顯示了良好的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種高效可見光催化劑Agl/HAPTi按以下程序合成將摻鈦羥基磷灰石載體加入到一定量的AgNO3溶液中，避光攪拌24小時(shí)。然后取出過濾，用去離子水沖洗到一定程度。過濾后的固體加入到KI溶液中，使加入的AgNO3和KI摩爾比值為I，得到的體系在室溫避光攪拌過夜，然后過濾出樣品并在60°C烘干。在按此程序，合成含銀量為11. 3wt%的催化劑，得到Agl/HAPTi樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于以硝酸銀為前驅(qū)體，摻鈦羥基磷灰石為載體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于摻鈦羥基磷灰石負(fù)載Ag后用去離子水充分洗滌至一定程度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于加入的AgNO3和KI摩爾比值為I。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于Agl/HAPTi中Ag的百分含量為11.3wt % ο
全文摘要
一種高效可見光催化劑AgI/HAPTi按以下程序合成將摻鈦羥基磷灰石載體加入到一定量的AgNO3溶液中，避光攪拌24小時(shí)。然后取出過濾，用去離子水沖洗到一定程度。過濾后的固體加入到KI溶液中，使加入的AgNO3和KI摩爾比值為1，得到的體系在室溫避光攪拌過夜，然后過濾出樣品并在60℃烘干。在按此程序，合成含銀量為11.3wt％的催化劑，得到AgI/HAPTi樣品。
文檔編號B01J27/18GK102814187SQ20111015545
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者胡春, 王秀娟 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心