[发明专利]一种漂浮型TiO2/漂珠复合光催化剂、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂，特别是一种漂浮型TiO₂/漂珠复合光催化剂及其制备方法，本发明还涉及该光催化剂在紫外光照射条件下对亚甲基蓝的光催化降解性能。

背景技术

在氧化物半导体中，锐钛矿型纳米TiO₂光催化活性是最强的，且具有良好的化学稳定性、抗磨损性、低成本、可以直接利用太阳光等优点，目前已被逐渐应用于废水处理、水纯化以及空气净化等环境领域。在实际应用中，由于纳米TiO₂颗粒细小，分离较困难，含纳米TiO₂颗粒悬浮液要经过过滤、离心、共聚和沉降等方法进行分离，处理过程比较复杂，因而限制了其工业化的应用。因此，固定化光催化剂的研究受到了人们的关注。

漂珠是粉煤灰中的一种珠状颗粒，壁薄中空，能浮在水上，具有质轻、隔热、隔音、耐高温及耐磨等特性。目前，粉煤灰漂珠多应用于建筑领域，如用于生产轻质高温隔热耐火材料、漂珠填料、漂珠混凝土和低密度水泥等，但其产品的附加值低，综合利用的整体经济效益还不高，提高粉煤灰漂珠的综合利用价值已是近几年来的研究热点。漂珠价格相对较便宜，能够较长时间漂浮于水面上易接受光照，漂珠的特性也决定了其便于回收且可多次重复利用，以漂珠为载体制备TiO₂复合光催化剂，应该具有较大的应用开发价值。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种能够较长时间漂浮于水面上，并且便于回收可多次重复利用的漂浮型TiO₂/漂珠复合光催化剂及其制备方法，该光催化剂对亚甲基蓝具有较好的光催化降解效果。

本发明所述漂浮型TiO₂/漂珠复合光催化剂，其特征在于作为载体的漂珠呈规则的球状，TiO₂在漂珠表面形成膜层。

上述漂珠是粉煤灰中的一种珠状颗粒。

本发明中漂浮型TiO₂/漂珠复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)漂珠预处理：将从粉煤灰中提取的漂珠用稀硝酸浸泡8～12h后，之后用蒸馏水漂洗，直至流出的水呈中性，烘干后备用；

2)以钛酸丁酯、无水乙醇、乙酰丙酮和超纯水为原料，钛酸丁酯、无水乙醇、乙酰丙酮和超纯水的摩尔比为1∶22∶1∶0.5～1.5，用浓硝酸调节其pH至3.5～5.5，搅拌使其充分反应，然后加入聚乙二醇，使钛酸丁酯与聚乙二醇的摩尔比为800～1200∶1，加热并搅拌使之充分溶解，即得到黄色透明的TiO₂溶胶；

3)向TiO₂溶胶中加入步骤1)预处理过的漂珠载体，使钛酸丁酯与漂珠的质量比为5～10∶1，搅拌使之混合均匀，浸渍12～36h后，过滤掉多余的溶胶，将滤出的样品烘干，再置于马弗炉中于400℃～600℃温度下煅烧1.5h～2.5h，煅烧后在空气中冷却至室温，从而制得一次负载的TiO₂/漂珠复合光催化剂；

4)多次负载过程：以上述步骤3)得到的样品为载体，重复步骤2)和步骤3)，以制得二次负载的TiO₂/漂珠光催化剂；重复上述实验，以完成多次负载；

5)将步骤4)得到的催化剂样品用蒸馏水漂洗，并收集漂浮的TiO₂/漂珠光催化剂，将其置于烘箱中烘干，即制得漂浮型TiO₂/漂珠复合光催化剂。

上述步骤4)中TiO₂/漂珠的负载次数为2～4次。

此外，本发明还提供了该漂浮型TiO₂/漂珠复合光催化剂在对亚甲基蓝溶液降解过程中的应用。

由于漂珠价格相对较便宜，且能够较长时间漂浮于水面上，易接受光照，并便于回收且可多次重复利用，所以用漂珠为载体的TiO₂复合光催化剂不仅成本较低，且光照效果很好，提高了光催化剂利用率。该光催化剂对亚甲基蓝溶液的降解效率较高，见表1。此外，该催化剂的制备方法简单，易于实施，便于工业化利用。

附图说明

图1是本发明涉及的漂浮型TiO₂/漂珠复合光催化剂的扫描电镜形貌图。

图2是本发明涉及的漂浮型TiO₂/漂珠复合光催化剂在紫外光照射下对亚甲基蓝溶液的降解效率图。

具体实施例

实施例1：

1)粉煤灰漂珠预处理：用10％重量比稀硝酸浸泡8h后，用大量蒸馏水漂洗，直至流出的水呈中性，烘干后备用。