[发明专利]一种以碳粉为负载的氧化钛光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂领域，具体是涉及一种以碳粉为负载的氧化钛 光催化剂的制备方法。

背景技术

近年来，随着生存环境的恶化，用半导体光催化剂光降解污染物技 术引起了人们巨大的关注。由于二氧化钛具有化学稳定性好、光催化效 率高，成本低、无毒等优点，已成为国内外环境科学工作者的研究热点。 由于普通粉末状二氧化钛在使用过程中存在光活性不高、分离与回收困 难以及产生二次污染等问题，因此二氧化钛负载逐渐引起重视。二氧化 钛光催化剂载体的作用主要体现在：1、固定二氧化钛、防止流失、易 于回收和提高二氧化钛的利用率；2、增加二氧化钛光催化剂整体的比 表面积；3、提高光催化活性，因为某些载体可与二氧化钛发生相互作 用，有利于EH+的分离并增加对反应物的吸附，同时实现载体的再生；4、 提高光源利用率，如将二氧化钛制成薄膜后，催化剂表面受到光照射的 催化剂粒子数目增加；5、将催化剂用载体固定，便于制成各种形状的 光催化反应器。

所以，提供一种良好的负载对二氧化钛光催化降解污染物技术有着 十分重要的意义。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种以碳粉为负载的氧化钛光催化剂的 制备方法，该方法工艺简单，成本低廉。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种以碳粉 为负载的氧化钛光催化剂的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)、取生产生物质燃料或发电产生的废弃物碳粉，经水洗，干燥 后置于含氧化硅物质的预处理剂中进行浸泡预处理；

(2)、将偏钛酸、浓硫酸置反应器中，并加热使偏钛酸溶解后，加 水稀释至pH值为0.8-1.2；

(3)、将经预处理的废弃物碳粉置于上述的偏钛酸溶液中，加热并 搅拌，待碳粉颜色由黑变白，停止反应。

(4)、将操作(3)中反应所产生的白色物质过滤烘干后焙烧，即 可得到以碳粉为负载的氧化钛光催化剂。

按照本发明制备方法得到的以碳粉为负载的氧化钛光催化剂其处 理效果好：每升废水投放1克、自然光照射5小时条件下，COD和NH3-N 去除率分别达到77.42％和80.13％。

附图说明

图1是经水玻璃预处理包覆氧化钛SEM照片；

图2是经水玻璃预处理所制备负载氧化钛光催化剂XRD花样。

具体实施方式

一种以碳粉为负载的氧化钛光催化剂的制备方法，包括以下操作：

(1)、取生产生物质燃料或发电产生的废弃物碳粉，经水洗，干燥， 这里生产生物质燃料所产生的碳粉主要是木屑、稻壳和秸秆为原料生产 生物质燃料时所得到的，碳粉经水洗其表面杂质就被除去了；然后将其 置于含氧化硅物质的预处理剂中进行浸泡预处理，从而提高碳粉表面亲 水基团密度；(2)、将偏钛酸、浓硫酸置反应器中，并加热使偏钛酸溶 解后，加水稀释至pH值为0.8-1.2；(3)、将经预处理的废弃物碳粉置于 上述的偏钛酸溶液中，加热并搅拌，待碳粉颜色由黑变白，停止反应， 其目的是在经预处理碳粉表面生成TiO(OH)₂包覆层；(4)、将操作(3) 中反应所产生的白色物质过滤烘干后在400-600℃焙烧0.5-2小时，使 TiO(OH)₂包覆层成为锐钛型TiO₂包覆层，即可得到以碳粉为负载的氧化 钛光催化剂。

所述步骤(1)中干燥条件为100℃空气环境中干燥2-4小时。从而 将水洗时附带的水分除去。

所述步骤(1)中含氧化硅物质为水玻璃或硅溶胶；其中含氧化硅 物质中的氧化硅与碳粉中的碳的质量比为0.5-10％。该条件下，碳粉表 面亲水基团密度达到最优值，有利于制得性能优良的氧化钛光催化剂。

所述步骤(2)中浓硫酸与偏钛酸的质量比为3∶1。这样将偏钛酸 完全溶解在浓硫酸中，稀释，并用于后续的以碳粉为负载的氧化钛光催 化剂的反应中。

所述步骤(2)中优选加水稀释至pH值为1。从而更利于在碳粉表面 生成TiO(OH)₂包覆层的反应。

所述步骤(3)中废弃物碳粉与偏钛酸溶液的质量比为0.1-10。该条 件下得到的以碳粉为负载的氧化钛光催化剂，其表面具有良好的透光 性、与TiO₂颗粒间具有较强的结合力、比表面积大。

实施例1