[发明专利]可见光二氧化钛光催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要用于催化降解污染物的可见光响应型二氧化钛(TiO₂)光催化剂。

背景技术

TiO₂光催化剂由于具有很高的化学稳定性、热稳定性以及耐化学腐蚀性等性质，使其具有广泛的应用领域。但是由于TiO₂的禁带较宽(只能吸收小于387nm以下的紫外光，而到达地表的太阳光中紫外光辐射仅占总量的3％-5％)，因此在实际应用中，它对太阳光的利用效率受到了很大的限制。因此，拓展二氧化钛的光响应范围成为二氧化钛光催化技术进入实用性阶段的关键。

针对可见光利用率过低的问题，很多学者进行了各种各样的研究：

Khaled利用甲基丙烯酸作连接剂第一次成功合成了TiO₂-PMMA聚合物改性纳米复合材料，合成的聚合物通过IR和分散性实验证实其是化学键合，具有很好的分散性，热稳定性和弹性(Langmuir，2007，23，3988-3995)；

Susanta利用DHA对二氧化钛进行表面改性，改性后，二氧化钛在可见光区的光响应能力明显增强，在光解水制氢的试验中比未改性的二氧化钛光电流密度提高30％，可见光反应能力明显增强(J.Phys.Chem.C，2007，111，11506-11510)；

Linda等人利用稀二醇配体对二氧化钛纳米颗粒进行表面改性，表面改性后通过降低其导带能级达到了降低其能带间隙的效果(J.Phys.Chem.B，2006，110，680-686)。

目前，经“红移”改性的TiO₂主要用于光解水制氢，而用于催化降解污染物方面的报道不多，这可能由于经现有改性基团(主要是羟基或/和羧基)改性的TiO₂的稳定性较差，导致在催化降解污染物中可重复利用性不理想。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有良好稳定性、可用于催化降解污染物的可见光二氧化钛光催化剂。

本发明所说的可见光二氧化钛光催化剂，其主要由二氧化钛与含异氰酸酯基团(-NCO)的化合物在有机溶剂中回流(反应)1小时～4小时制得。

在本发明一个优选的技术方案中，二氧化钛与异氰酸酯基团的摩尔比为(1.2～6.5)∶1。

在本发明另一个优选的技术方案中，所说的含异氰酸酯基团的化合物为芳香族或脂肪族的异氰酸酯类化合物，更优选含异氰酸酯基团的化合物选自甲苯-2，4-二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或十八烷基异氰酸酯(OI)中的一种、二种或三种。

在本发明又一个优选的技术方案中，所说的有机溶剂是：甲苯、四氢呋喃(THF)或环己烷。

附图说明

图1是由实施例1制备的改性二氧化钛、二氧化钛与甲苯-2，4-二异氰酸酯(TDI)的紫外-可见漫反射光谱图；

图2是由实施例1制备的改性二氧化钛与二氧化钛的红外光谱图；

图3是由实施例1制备的改性二氧化钛与二氧化钛分别在可见光下降解100mg/L 2，4-二氯苯酚的降解图(在284nm)；

图4是经甲苯-2，4-二异氰酸酯(TDI)改性后催化剂循环利用四次的光催化测试图。

具体实施方式

一种制备本发明所说的可见光二氧化钛光催化剂的方法，其包括如下步骤：

1)室温(15℃～25℃)将TiO₂置于恒温烘箱中干燥约1小时(优选干燥温度为120℃)备用；

2)将经去除水处理后的有机溶剂置于反应器中，然后向该反应器中再加入含异氰酸酯基团的化合物，搅拌使其均匀，最后再加入经步骤1)干燥处理的TiO₂，使二氧化钛与异氰酸酯基团的摩尔比为(1.2～6.5)∶1，回流1小时～4小时，冷却，过滤，所得固体物依次经洗涤和干燥后即为目标物。

其中：所说的有机溶剂为甲苯、四氢呋喃或环己烷；所说的含异氰酸酯基团的化合物为TDI、MDI和/或OI。

本发明提供一种具有良好稳定性、可用于催化降解污染物的可见光二氧化钛光催化剂，且其易于规模化商业制备，拓展了二氧化钛的应用领域。

下面通过具体的实施对本发明的作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

实施例1

1)室温下(15℃～25℃)称取TiO₂(购于德固赛公司牌号为：P25，下同)0.5g，放入120℃恒温烘箱中干燥约1h；