[发明专利]一种表面包覆有包覆层的二氧化钛光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化钛催化剂及其制备方法，属于催化技术领域，更加具体的是本发 明提供了一种表面含有金属氟化物包覆层、金属氟化物共磷酸盐包覆层或氟磷灰石包覆层且 具有高催化活性的二氧化钛纳米粉体光催化剂及其制备方法。

背景技术

21世纪，能源短缺和环境污染日益严峻，已成为当今世界所面临的主要问题。因此，各 国政府、科学家和技术人员积极采取措施，加以应对。在诸多处理方法中，半导体光催化技 术格外引人注目，它能直接利用包括太阳光在内的各种途径的紫外光，在室温条件下就能使 各种有机的或无机的污染物发生彻底降解和矿化，从而达到清除环境污染物的目的。该项技 术具有能耗低、易操作、除净度高等特点，尤其对一些特殊的污染物，光催化技术更具有其 他技术无法比拟的优点，且无二次污染。目前，光催化技术已经成为各国高科技竞争中的一 个热点，具有广泛的应用前景。

1972年，Fujishima和Honda发现，受紫外光激发的金红石相二氧化钛单晶电极能在常 温下使水发生分解。1976年，Carey等发现，受紫外光激发的二氧化钛也能使有毒的联苯和 氯联苯发生降解。一年后，Frank和Bard发现二氧化钛可以光催化降解水中的氰化物，并提 出了将光催化技术应用于环境净化的建议。此后，治理环境污染成为半导体光催化领域中最 为活跃的研究方向。在众多的半导体光催化剂中，二氧化钛是迄今为此最好的光催化剂，有 关它的研究一直处于核心地位。二氧化钛不仅具有较高的催化活性和较强的氧化能力，而且 它的生物、化学和光化学稳定性高，本身无毒和价廉。

对二氧化钛光催化剂的研究，已经进行了三四十年，目前仍然方兴未艾。人们发现，通 过改变二氧化钛粒子的晶形、比表面、结晶度等，以及对其进行阴离子和阳离子掺杂或表面 修饰等，都可以提高二氧化钛的光催化活性。但是，目前二氧化钛光催化所取得的效率还不 能满足工业化应用的要求。2000年，Minero等发现，在酸性的二氧化钛水悬浮液中加入氟 化钠，能够显著提高二氧化钛光催化体系中降解苯酚的光催化速率。随后，其他研究者们在 二氧化钛光催化降解氯苯酚、有机酸、苯、胺类、偶氮染料、三聚氰酸等有机物方面也发现 类似的现象。此外，这种方法也能提高二氧化钛光催化选择性氧化苯生成苯酚、选择性氧化 环乙烷生成环几酮和环几醇等重要化工反应的效率。由此可见，在二氧化钛水悬浮液中加入 氟离子，是提高二氧化钛光催化效率的一个重要手段。然而，氟离子作为一种水体的重要污 染物，国家对其有严格的排放限制。相关法规规定，工业废水中的氟离子含量不得大于0.5 mM。因此，将氟离子固载于二氧化钛粒子表面，使其发挥上述作用，成为需要解决的问题。

本发明所采用参考资料：

M.R.Hoffmann，S.T.Martin，W.Choi，D.W.Bahnemann，Chem.Rev.1995，95，69-96；

C.Minero，G.Mariella，V.Maurino，E.Pelizzetti，Langmuir 2000，16，2632-2641.；

Y.Xu，K.Lv，Z.Xiong，W.Leng，W.Du，D.Liu，X.Xue，J.Phys.Chem.C 2007，111， 19024-19032；

N.Senamaud，D.Bernache-Assollant，E.Champion，M.Heughebaert，C.Ray，Solid State Ionics 1997，101-103，1357-1362。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高催化活性的表面包覆有包覆层的二氧化钛光催化剂。 本发明的目的通过以下技术措施实现：

它包括二氧化钛粉体颗粒，所述二氧化钛粉体颗粒外设有氟化物包覆层、氟化物共磷 酸盐包覆层或氟磷灰石包覆层。

通过以上技术方案，本发明相对普通的二氧化钛粉体颗粒，光催化速率显著提高。

本发明的目的还在于提供表面包覆有包覆层的二氧化钛光催化剂的制备方法，本发明的 目的通过以下技术措施实现：

本发明以二氧化钛为前驱体，以金属氟化物、氟化物-磷酸盐混合物或氟磷灰石为包覆 材料，通过湿法化学的方法沉积于二氧化钛粉体颗粒表面，在不改变前驱体二氧化钛的晶体 结构、晶相组成和平均粒径的情况下制备出表面包覆有包覆层的二氧化钛光催化剂。