[发明专利]以植物乳液为模板制备介孔金属氧化物光催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化和材料化学合成领域，尤其是一种直接以植物分泌的乳液为模板制备介孔金属氧化物光催化剂的方法。

背景技术

近年来，介孔材料制备技术得到了迅速发展，由于介孔氧化物材料具有较高的比表面积和孔容，使其成为表面结构和多相催化等方面的重要研究对象，被广泛地应用于气体分离、多相催化、传感及光、电、磁等众多领域。而随着人们环保意识的增强，开发可与大自然资源相结合的材料或绿色产品，以降低对环境的破坏程度并提高生活品质已成为一大趋势。光催化技术作为一项绿色的污染治理新技术，近些年来备受人们的关注。新型光催化剂的制备是目前最具有挑战性的前沿课题。目前常用的光催化剂有二氧化钛(TiO₂)、硫化镉(CdS)、氧化锌(ZnO)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化锡(SnO₂)等半导体化合物。

合成介孔材料的主要方法是采用水热合成法、非水体系合成法、微波合成法、超声波合成法等方法。同时，对于介孔金属氧化物光催化剂的制备一般是采用不同类型的有机表面活性剂为模板。如申请号200610059353.4，名称为“纳米介孔二氧化钛的低温制备方法”的中国专利和申请号CN02119304.5，名称为“具有高杀菌光活性介孔二氧化钛薄膜的制备方法”的中国专利，都采用嵌段式共聚物为模板。这些合成方法成本高、工艺复杂、且有污染。

生物模板由于具有资源丰富、成本低、无污染、容易去除等特点，已成为目前研究的重要领域。专利号为200410054211的中国发明专利“利用植物模板制备多孔氧化物分子筛的方法”，使用了木材、竹子、稻草壳等植物材料为模板。本课题组申请的中国发明专利“以光敏活性物为模板的介孔晶体二氧化钛的制备方法”(已授权：ZL200710065747.5)，使用了苝醌类衍生物或其他具有光敏活性的天然提取物为模板；申请的中国发明专利“以植物皮、膜为模板制备介孔二氧化钛光催化剂的方法”(已授权：ZL200710065939.6)，采用蒜、葱、西红柿、芒果、芦苇等植物皮、膜为模板。然而采用植物分泌乳液为模板合成介孔光催化剂不但具有高度有序孔状结构，而且具有很高的光催化活性。其中采用植物乳液为模板合成的介孔二氧化钛的光催化活性明显高于商业化P25的活性。

同时此方法具有资源丰富、无污染、工艺简单等特点。目前没有采用植物乳液为模板制备介孔金属氧化物光催化剂的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种以植物乳液为模板制备介孔金属氧化物光催化剂的方法，要求制备条件温和，工艺稳定、可靠、成本低，产品的光催化效果好。

本发明以植物乳液为模板，通过溶胶-凝胶法及烧结法得到高比表面积、性能稳定并且具有高催化活性的介孔光催化材料，本发明方法如下：

1、取一定量的氨水、氢氧化钠或乙醇胺，用蒸馏水将其稀释到一定浓度，配置成稀释剂。混合溶液中氨水、氢氧化钠或乙醇胺所占体积百分含量为1-5％。

2、取一定量的植物乳液，将其逐滴加入到上述混合溶液中得到模板剂的混合液。其中植物乳液占模板剂混合溶液的体积百分含量为比为0.5-15％。

3、将所得模板剂混合溶液快速搅拌3-30分钟，在快速搅拌的条件下，加入前驱体液。其中前驱体所占稀释剂的体积百分含量为5-15％。

4、将上述混合溶液在快速搅拌下加入分散剂乙酰丙酮。其中乙酰丙酮溶液占模板剂混合溶液的体积百分含量为1-10％。

5、将所得溶液中速搅拌2-24小时，转移至容器中晶化1-10天，晶化温度为70-100℃，使其进行充分水热反应。取出溶液抽滤，并用蒸馏水洗涤。经60-90℃干燥后，在300-600℃下烧结2-8小时，便得到介孔催化剂粉末。

上述模板剂为天然橡胶乳液来源于大戟科(特别是三叶橡胶树Hevea brasiliensis)、山药乳液来源于薯蓣科；来源于仙人掌科(如仙人掌乳汁)、漆树科(如芒果乳汁)、桑科(如印度胶榕)等植物的植物乳液也可用作模板剂。

本发明制得具有催化活性的光催化剂可用于深度处理饮用水、工业有机废水剂有毒气体，尤其对降解有机染料和苯酚溶液有较好的效果。

本发明制得的光催化剂的光催化活性效果及评价：