[发明专利]一种直接水热法合成Ti-SBA-15催化剂的方法及其制备的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一类功能化的介孔材料催化剂及其制备方法。

背景技术

1972年Fujishima和K. Honda在“Nature”上发表了关于n型半导体TiO₂电极光解水的结果，揭开了光催化技术研究的序幕。1976年Carey等在光催化降解水中污染物方面进行了开拓性的工作，开辟了光催化技术在环保领域的应用，从此掀起了全世界范围内对半导体光催化技术这一新兴领域的研究热潮。

以半导体纳米材料为催化剂，利用光催化氧化降解有毒污染物是一种有效的污染治理方法，近十几年来，在环保、卫生保健和太阳能电池等方面的应用研究发展迅速，纳米光催化成为国际上最活跃的研究领域之一。常见的半导体光催化剂主要有金属硫化物、氧化物和复合氧化物如：TiO₂、ZnO、SnO₂、WO₃、CdS、ZnS、PbS、Cu₂O、Fe₃O₄、SrTiO₃等。其中纳米TiO₂光催化剂因其光催化活性高，化学性能稳定，无毒无害，无腐蚀性，原料来源丰富，成本低等优点，成为光催化领域中研究最多，最具潜力的光催化材料。但是纳米TiO₂光催化剂一般比表面较小，对污染物的吸附能力较低，分散不均匀、易失活、易团聚和回收难等缺点，限制了其在实际中的应用。其中，将TiO₂ 颗粒固定于介孔SiO₂ 材料表面可以在一定程度上克服纯TiO₂的上述缺点。 一方面，利用介孔材料大的比表面积和孔容来增强TiO₂ 对污染物的吸附能力, 大大提高TiO₂的光催化性能；另一方面，利用SiO₂ 材料对紫外-可见光透明的性质，TiO₂ 颗粒受光强度变化不大，光催化活性不会因负载而降低。在众多介孔分子筛材料中，SBA-15分子筛具有更厚的孔壁，因而其水热稳定性和热稳定性比较高，具有潜在的工业应用前景。

目前制备TiO₂-SBA-15介孔材料的方法主要有两种：后处理法（如浸渍法和嫁接法）和直接合成法。后处理方法制备的TiO₂颗粒在介孔材料上分布不均匀，容易造成孔道的阻塞，从而造成反应物分子无法与活性位接触进行反应。而直接合成法则克服了后处理方法的缺点，TiO₂颗粒在介孔材料上分布均匀，不易造成孔道的阻塞。然而直接合成法在制备过程中使用了大量盐酸，容易造成设备的腐蚀和环境的污染。因此，寻找一种既简便又环保的方法来合成Ti-SBA-15介孔材料具有一定的理论和现实意义。

我们通过直接水热法在不加入盐酸的条件下成功合成出了一系列Ti-SBA-15催化剂。由于该方法合成原料易得，操作简单，无特殊设备要求，环境污染小，使其在催化领域有着良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种直接水热法合成TiO₂掺杂的SBA-15催化剂的方法及其制得的催化剂。

本发明的原理如下：通过TiCl₄自身水解产生的盐酸，使得TiO₂的前躯体和硅物种的前躯体同时水解，由于正负电荷的静电作用和脱羟基作用，从而促进TiO₂在SBA-15骨架中的嵌入或分散。

本发明的目的是这样实现的：