[发明专利]一种TiO2/ACF光催化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TiO₂/ACF光催化材料的制备方法，属于光催化材料技术领域。

背景技术

随着工业的迅猛发展，环境污染问题日益严重。其中工业废水、废气的排放尤为突出，各国都纷纷投入巨资研究用于环境净化及环境污染的治理技术。光催化技术可以利用太阳能在温室下发生反应，产生具有高活性的物质，将有机物逐步分解为二氧化碳、水和无机物，并且没有二次污染，有传统常规催化技术无法比拟的优势，具有广阔的应用前景。其中纳米TiO₂作为一种光催化剂，对大多数有机污染物具有良好的降解效果，并且具有无毒、无害、无腐蚀性、催化性能强、成本低、可重复使用等特点。但是TiO₂粉体对有机物的吸附能力相对较弱，且使用后回收困难，如果用载体负载TiO₂，则可有效的利用TiO₂的光催化降解脱附，进一步提高光催化剂的使用效率。活性碳纤维作为一种具有高效吸附性能的材料，是TiO₂良好的载体。活性碳纤维的活化方式有物理活化和化学活化，其中磷酸活化法具有污染少、能耗低的特点，已成为化学活化法中一种活化活性炭的主要方法。20世纪90年代以来，通过对磷酸活化过程中，活性炭孔隙结构的形成、磷酸的作用等方面进行较深入的研究，得出磷酸活化活性炭的最佳温度为450~500℃，并已在指导生产过程中获得了成功。

相关资料显示，大多数TiO₂/ACF光催化材料的制备是先将纤维经高温碳化活化得到活性碳纤维后再将TiO₂负载在活性碳纤维上，然后再经过煅烧得到TiO₂/ACF光催化材料。这种制备方法纤维要经过两次高温煅烧，存在生产过程复杂、能耗高。且尚未有将TiO₂负载煅烧和纤维的碳化活化在一次高温煅烧中形成TiO₂/ACF光催化材料的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种区别以往的、工艺简便的、光催化效果好的TiO₂/ACF光催化材料的制备方法。

本发明的技术方案是采用溶胶-凝胶工艺制备纳米TiO₂溶胶，并采用浸渍-干燥将纳米TiO₂负载在粘胶基非织造布上，再通过磷酸活化、煅烧工艺一步法制成TiO₂/ACF光催化材料。步骤如下：

一种TiO₂/ACF光催化材料的制备方法，制备步骤如下：

（1）按重量份数计，取6~8份的Ti(OC₄H₉)₄溶液滴加到搅拌中的15~20份的无水乙醇中，再滴加1~2份的冰醋酸，得到溶液A；

往13~15份的无水乙醇中加入2~3份蒸馏水，形成混合溶液，并往混合液中滴加浓硝酸，调节至pH为2，得到溶液B；

在高速搅拌下，将溶液A滴加到溶液B中，搅拌至出现透明的TiO₂溶胶，备用；

（2）取粘胶基非织造布用质量浓度为2~5%的NaOH溶液在60~80℃下碱煮20~30min，再在烘箱内烘干；

（3）将步骤（2）所得的粘胶基非织造布完全浸渍在步骤（1）所得的TiO₂溶胶中充分吸附，取出于常温下风干陈化；再将风干陈化后的粘胶基非织造布在磷酸溶液中浸渍，直至粘胶基非织造布充分浸润；

（4）将步骤（3）处理所得的粘胶基非织造布置于碳化炉中，在惰性气体N₂保护下加热到450~500℃，并保持此高温100~120min，得到所述TiO₂/ACF光催化材料。

步骤（3）所述粘胶基非织造布浸渍的磷酸溶液，磷酸溶液的质量浓度为45~55%、磷酸溶液:粘胶基非织造布浸渍比为1.4:1~1.6:1。

按上述步骤制备TiO₂/ACF光催化材料，将步骤（2）所得的粘胶基非织造布完全浸渍在步骤（1）所得的TiO₂溶胶中充分吸附，取出于常温下静置使其风干陈化；将风干陈化后的粘胶基非织造布在磷酸溶液中浸渍，浸渍浓度为50%、磷酸溶液:粘胶基非织造布浸渍比为1.5:1，直至其充分浸润；其后粘胶基非织造布置于碳化炉中，在惰性气体N₂保护下分别加热450~500℃，并保持相应高温100~120min，得到所述TiO₂/ACF光催化材料的对照试样。