[发明专利]一种纳米二氧化钛薄膜及制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及净化水和降解制药废水制剂的技术，特别是一种纳米二氧化钛薄膜及制备方法与应用。

背景技术

过去的研究中大多数将TiO₂与废水形成悬浮态进行处理，但由于悬浮光催化剂活性组分损失大、在水中易凝聚、难回收，且TiO₂粉体与水分离的费用高，特别是重复使用率也较低，再者由于TiO₂光催化剂带隙能量(3.2ev)较宽，原则上只能吸收波长短于387nm的紫外光，光响应范围窄、光生电子和空穴易复合，光量子效率较低，限制了TiO₂光催化材料的实际应用和发展。

为克服悬浮态TiO₂水中易凝聚、难回收、活性组分损失大等缺点，人们把目光转向对TiO₂进行负载固定的研究。目前国内外所用的光催化剂载体主要有玻璃类、金属类、吸附类、陶瓷类及阳离子交换柱、高分子聚合物等。玻璃表面十分光滑，对纳米TiO₂吸附性能相对差，而且不稳定，易脱落，造成循环使用率差；而金属类则金属价格昂贵、且负载困难；吸附类的材料本身常是小颗粒状，在水溶液中直接使用仍需以悬浮体系进行，反应后仍存在滤除光催化剂；其他则有存在制备工工艺复杂、成本高、甚至有光催化剂负载后光催化活性有不同程度的降低等缺点，因此，寻求实现催化剂固载化，又能保持原来光催化活性的载体是研究工作的热点。

发明内容

本发明目的是提供一种负载掺铁离子的纳米二氧化钛琼脂糖凝胶薄膜，还包括其制备方法与应用。

本发明技术方案：一种纳米二氧化钛薄膜，包括掺铁离子的纳米二氧化钛、琼脂糖凝胶。

掺铁离子的纳米二氧化钛质量比为3.33％-9.09.％，琼脂糖凝胶质量比为90.91％-96.67％、铁离子占掺铁离子的纳米二氧化钛质量比为0.05％。

掺铁离子的纳米二氧化钛质量比为9.09％，琼脂糖凝胶质量比为90.91％。

采用溶胶-凝胶法制备掺铁离子的纳米二氧化钛。

制备一种纳米二氧化钛薄膜方法，按以下步骤进行：

A采用溶胶-凝胶法制备掺Fe³⁺的纳米TiO₂

以钛酸四丁酯、冰醋酸、无水乙醇、硝酸铁为原料，钛酸四丁酯、冰醋酸、无水乙醇三者的体积比为1∶1.2∶5，其中1/3无水乙醇作配制硝酸铁溶液用，将配制质量比在0.01％-0.1％Fe³⁺的硝酸铁乙醇溶液置于滴液漏斗中，加入水，水与硝酸铁乙醇溶液的体积比为1∶2，在不断的搅拌下，逐滴加入到钛酸四丁酯、冰醋酸和无水乙醇的混合液中，滴加完毕后，继续搅拌1小时直至生成淡黄色溶胶，放置2-3天，待形成凝胶后，置于110℃恒温真空干燥，再粉碎，并在550-600℃温度下焙烧，得到锐钛矿型和金红石型混合晶型的Fe³⁺/TiO₂纳米粉末；

B制备负载掺铁离子的纳米二氧化钛琼脂糖凝胶薄膜

将盛有蒸馏水的锥形瓶置于80-85℃水浴中加热，加热时锥形瓶应封口，当蒸馏水水温达到45℃时加入质量比为1％-10％琼脂糖，并不断振摇，当琼脂糖完全熔化后加入质量比为0.1-0.5％Fe³⁺/TiO₂，不断振摇至稠状液体，将溶液倒入模具中，冷却后即得Fe³⁺/TiO₂琼脂糖凝胶薄膜。

一种纳米二氧化钛薄膜应用，以紫外光源或可见光直接照射溶液，即光催化降解制药废水或地表水，降解的反应温度为10℃-40℃，并持续通入空气维持溶解氧的浓度。