[发明专利]一种金属离子掺杂改性的微球TiO2光催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种金属离子掺杂改性的微球TiO₂光催化剂，其特征在于：所述的金属离子掺杂改性的微球TiO₂光催化剂以微球体形式存在，微球体的直径大小为60～150μm，松装密度为0.785～0.845kg/m³；所述的微球体是由纳米级的TiO₂晶粒组成，且TiO₂晶粒以锐钛矿型晶型存在。

2.一种金属离子掺杂改性的微球TiO₂光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤一、制备TiO₂光催化剂

(a)取17～20ml钛酸四丁酯，在磁力搅拌器的搅拌下，缓慢加入无水乙醇68～70ml，搅拌均匀后形成混合溶液A；

(b)选取1ml的含Fe³⁺溶液、Cu²⁺溶液、Co²⁺溶液、Mn²⁺溶液或Zn²⁺溶液中的一种，且所选溶液的金属离子浓度为10^-4mol/ml～10^-8mol/ml，并向其中添加5ml的蒸馏水；在磁力搅拌器的搅拌下，缓慢加入无水乙醇6～7ml，搅拌均匀后，向其中滴加5mol/L的硝酸溶液调节pH值，使形成的混合溶液B为酸性；

(c)在磁力搅拌器搅拌下，将混合溶液A逐滴加入混合溶液B中，滴完后，再利用磁力搅拌器搅拌继续，搅拌均匀后制备出乳白色溶胶；

(d)将乳白色溶胶干燥，并对干燥后的乳白色溶胶进行研磨，成为粒径尺寸为13～16nm的粉末状乳白色粉体；将该粉末状乳白色粉体转移至马弗炉内，逐渐升温至500℃，焙烧后保温得到TiO₂光催化剂；

(e)重复步骤(a)～(d)；使制备的TiO₂光催化剂的质量大于500g；

步骤二：制备微球TiO₂光催化剂

将制备的TiO₂光催化剂用蒸馏水进行溶解，并在溶解过程中加入20～25ml玻璃胶，形成混合溶液C；

步骤三：进行喷雾造粒过程

将混合溶液C加入喷雾造粒装置中进行喷雾造粒，得到含有玻璃胶的微球TiO₂的初级产物；并将该初级产物置于马弗炉中加热煅烧，得到最终产物——金属离子掺杂改性的微球TiO₂光催化剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤一(c)中在混合溶液A滴入混合溶液B时，钛酸四丁酯发生水解反应，生成TiO₂分子；反应方程式如下：

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的玻璃胶为透明的酸性硅酮玻璃胶，主要成分为硅酸钠。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤三中将混合溶液C加入喷雾造粒装置中进行喷雾造粒的具体过程为：

将混合溶液C从喷雾造粒装置的进料口导入喷雾造粒装置内，导入后，混合溶液C进入料液储罐，随后混合溶液C在供料泵的作用下进入高速雾化器中进行雾化，雾化后形成液滴，液滴通过高速雾化器的喷嘴进入喷雾干燥塔进行干燥，在喷雾干燥塔中液滴表面的水分迅速蒸发，液滴中的溶质TiO₂光催化剂沉淀下来形成微球TiO₂，于出料口处收集初级产物即含有玻璃胶的微球TiO₂。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤一(b)中所选溶液为浓度10^-7mol/ml的Fe(NO₃)₃溶液。