[发明专利]一种增加活性炭载纳米TiO2光催化剂活性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及活性炭处理和活性炭（AC）负载纳米TiO₂制备TiO₂/AC光催化剂。

背景技术

以光、电等方法催化降解去除毒有害物质，是典型的污染物低碳处理过程。纳米TiO₂利用光照催化降解有毒有害物质，具有性质稳定、无毒、对有机物的降解可彻底矿化、无二次污染等优点，是目前被公认的最佳光催化剂。由于TiO₂颗粒太小，在应用中回收困难，因此以载体负载，其中，以活性炭(AC)负载（构成TiO₂/AC催化剂体系）既可以回收，又具有催化协同效应，是目前最具实用的光催化剂体系。

TiO₂/AC催化剂的光催化活性的高低对其应用效率具有十分重要的作用：其催化活性越高，则效率越高，催化剂用量越少或单位体积的处理容器效率越高。目前，提高TiO₂/AC催化剂的方法主要有TiO₂的掺杂（甘礼华, 刘明贤, 张霄英, 陈龙武. 掺铁 TiO₂-活性炭复合材料的制备及其光催化活性. 同济大学学报（自然科学版）, 2009, 36(4): 538-542；刘畅, 暴宁钟, 杨祝红, 陆小华. 催化学报, 2001, 22(2): 215-218；鲁飞, 孟凡明. Ti0₂光催化剂掺杂改性研究进展, 硅酸盐通报, 2011, 30(1): 119-124）、催化剂载体的选择（黄正宏, 许德平, 康飞宇, 郝吉明. 炭与TiO₂ 光催化剂的复合及协同作用研究进展. 新型炭材料, 2004, 19(3): 229-236）和TiO₂的晶型控制（崔玉民. 影响纳米材料TiO₂光催化活性的因素. 稀有金属, 2006, 30(1): 107-113; 钟永科, 唐国风, 朱万强, 等. 水热法合成锐钛型纳米TiO₂ 的研究. 功能材料, 2003, 34(1): 86-90；王晓静, 胡中华, 陈玉娟, 刘亚菲, 温祖标. 以偏钛酸为原料制备高效负载型纳米TiO2/活性炭光催化剂. 化学学报, 2008, (22): 2445-2450）等。

活性炭具有的特点是：1）价廉、易得；2）表面有大量的石墨微晶、较大的比表面、丰富的孔结构和表面基团；3）表面石墨微晶对提高纳米Ti0₂光催化剂的光生电子-空隙的稳定性作用重要，通过活性炭的高温处理可以增加它们的含量，进而影响催化剂的活性。

发明内容   

 本发明的目的是提供一条增加活性炭载纳米TiO₂光催化剂活性的实用新途径。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种增加活性炭载纳米TiO₂光催化剂活性的方法，以一般工业活性炭为原料，先对活性炭高温热处理，然后用溶胶-凝胶法将纳米TiO₂负载到活性炭表面以制备TiO₂/AC催化剂；活性炭的处理温度为600-1000℃，处理时间为4-16小时，纳米TiO₂负载后处理温度为400-1000℃，时间为0.5-4小时，负载量为2-8%；

具体操作步骤为：

第一步，活性炭热处理：将粒径80-120目的市售活性炭置于石英管中，先通入高纯氮气赶走其中的空气，然后将装有活性炭的石英管放入预先加热到600-1000℃的管式马弗炉中，石英管的另一端用胶管连接并通入水中以防止空气进入高温石英管，处理4-16小时后，关掉电源，待石英管中活性炭冷却至150℃后，取出；

第二步，负载纳米TiO₂：按2-8% 的TiO₂负载量将热处理后的活性炭加入到TiO₂溶胶中，超声处理0.5-4小时，使TiO₂溶胶均匀吸附到活性炭表面，放入烘箱中在120℃条件下烘干，然后在高纯氮气保护下400-1000℃恒温处理0.5-4小时，得TiO₂/AC催化剂。

所述第一步中氧化处理的活性炭最好为市售煤质活性炭。

所述第一步中氧化处理的活性炭最好为市售活性炭纤维。

所述第一步中氧化处理的活性炭最好为市售木质活性炭。

所述第一步中氧化处理的活性炭为最好市售椰壳活性炭。

采用上述技术方案的有益效果是：