[发明专利]表面改性纳米TiO2微粒、其制备方法、用途和降解废水中对硝基苯酚含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米TiO₂微粒、其制备方法、用途和降解废水中有机物含量的方法，具体地涉及一种表面改性纳米TiO₂微粒、其制备方法、用途和降解废水中对硝基苯酚含量的方法。

背景技术

TiO₂是N型半导体，属于紫外光(380nm以下)激发范围，TiO₂价带上的电子(e-)在紫外光的作用下可以被激发跃迁到导带，在价带上产生相应的空穴(H⁺)。随后H⁺和e^-与吸附在TiO₂表面上的H₂O等发生作用，生成OH^-、O^2-等具有极强氧化作用的活性集团，这些活性基团能将甲醛、甲胺等有害有机物、污染物臭气、细菌等氧化分解成无害的CO₂和H₂O。由于纳米TiO₂在催化及环境保护等方面具有广阔的应用前景，纳米TiO₂已实现工业化生产。目前全世界已经有十几家公司生产纳米TiO₂，总生产能力估计在6000～10000t/a，单线生产能力一般为400-500t/a，纳米TiO₂的工业化生产为其广泛应用提供了可能。

纳米二氧化钛微粒有污水处理之功效，根据纳米二氧化钛微粒的特性和实验结果，它可将工业废水中的绝大部分有机物降解，使之变成CO₂、H₂O，但是，难降解有机污染物，特别是优先污染物中均含有苯环。因此，要提高芳香族污染物光催化降解效率、实用性，可采用纳米TiO₂表面改性技术，使其达到以下的效果：(1)突破催化剂的禁带宽度，使其响应光谱向可见光扩展；(2)增强表面改性纳米TiO₂微粒与芳香族污染物的亲合力，提高污染物向非均相光催化剂-纳米TiO₂的扩散速度，而这成为纳米TiO₂光催化降解速率的控制性步骤。

现有的纳米TiO₂表面改性方法可分为物理吸附表面改性法和表面改性剂添加法两大类，物理吸附表面改性法存在有机物在纳米TiO₂表面的结合力弱、易被洗脱、且能耗高、设备和技术复杂、成本较高，难以大面积推广的缺点；而表面改性剂添加法包括偶联法、表面接枝法和类酯化反应改性法3种，这其中，偶联法和表面接枝法操作繁琐、费时，成本高；类酯化反应改性法通过有机物与纳米TiO₂表面羟基键合，产生了类似于酸和醇间酯化反应，操作便捷、成本低廉，形成的表面修饰配合物稳定性有所提高，但在耐酸、碱性方面仍不太理想，而废水多呈酸或碱性，不利用于直接应用于废水的处理，且目前采用的有机处理剂不能在纳米TiO₂表面联结苯环，难以突破TiO₂吸附芳香族有机污染物的瓶颈——污染物在TiO₂表层覆盖率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面改性纳米TiO₂、其制备方法、用途和降解废水中的对硝基苯酚含量的方法，以解决现有技术中存在的上述问题。本发明以含苯环的1-羟基-2-萘甲酸为表面修饰剂，通过简单的表面化学吸附法对纳米TiO₂进行表面修饰，首次同时利用纳米TiO₂广义酸和广义碱性质，与有机改性剂反应发生类酯化反应，并形成稳定性强的六元环化合物，在纳米TiO₂表面联结苯环，提高其对芳香族化合物的亲合力。

本发明的另一目的是提供表面改性纳米TiO₂微粒的制备方法。

本发明的还一目的是提供表面改性纳米TiO₂微粒的用途。

本发明的再一目的是提供一种降解废水中对硝基苯酚含量的方法。

本发明提供的技术方案如下：

表面改性纳米TiO₂微粒，它包括表面与1-羟基-2-萘甲酸结合的纳米TiO₂微粒。