[发明专利]一种以云母为载体的一维纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及无机纳米材料技术领域，具体涉及一种云母表面负载一维纳米TiO₂复合光催化剂的制备方法。

二、背景技术

水资源是人类生产生活的关键资源，可是如今，生态环境遭到严重破坏，水体污染严重，水资源的保护和水污染的治理成为现代社会最关注的问题。中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，但人均只有2200立方米，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。

据相关监测，大量的工业和生活污水未经处理直接排入水中，农业生产中化肥和农药大量使用，使得水体污染日渐严重。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，不仅对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。全国近一半河段和九成的城市水域已经受到不同程度的污染。水环境的恶化，使得水资源也更加短缺了。

水污染的治理被提上日程，正逐渐成为人们关注的焦点和话题。研制开发出绿色，低耗，高效的新型环保材料和污染处理技术迫在眉睫。

纳米TiO₂因其无毒无害，良好的化学稳定性以及优异的光催化活性等特点，作为一种新型环保的功能纳米材料，在废水处理，空气净化，杀菌消毒等领域有着广泛的应用。然而，纳米TiO₂粉体光催化剂在降解水体污染物的反应过程必须在液体介质中分散均匀，在制备和使用时极易团聚，降解处理完又很难自由沉降并与溶液分离，致使回收和重复利用十分困难，这一缺点大大限制了其实际应用。为了能够有效解决这个问题，可将二氧化钛负载于各种基体上，包括非金属矿物材料，例如石墨，蒙脱石，沸石，凹凸棒，云母等。

专利号为98124570.6的发明专利，有色云母钛系颜料及使用该颜料的涂装体，发明涉及有色云母钛系颜料，在薄片状云母基板上包覆复合氧化物，从而改善云母钛系颜料的色调。颜料色调可以因观察方向变化而变化。

专利号为200510094179.2的发明专利，纳米金红石二氧化钛沉积法制备云母钛纳米复合材料，发明涉及一种制备云母钛纳米复合材料的方法，即以金红石型TiO₂为包覆剂、湿法绢云母为基材、纳米金红石二氧化钛沉积法制备云母钛纳米复合材料的方法。制备的云母钛纳米复合材料，白度好，相对散射力高，珠光效果明显。

专利号为201010206393.3的发明专利，一种漂浮型N-TiO₂/漂珠光催化剂、其制备方法及应用，是在漂珠表面负载N掺杂颗粒TiO₂，所采用的制备方法为溶胶凝胶法，主要目的是采用微珠进行负载，利用N掺杂拓展光响应范围。

专利号为01135207.8的发明专利，一种负载型纳米TiO₂光催化剂的其制备方法，采用纳米TiO₂为主的无机胶体为粘结剂，使得光催化剂与空心硅铝球，硅铝纤维产生粘结。主要工艺包含：浸渍，干燥，烧结。

三、发明内容

本发明旨在提供一种以云母为载体的一维纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法，所要解决的技术问题是遴选合适的载体以及制备方法提高二氧化钛的光催化活性，并使其在水中易分散且易回收。

本发明将纳米TiO₂在云母表面进行包覆形成一层纳米颗粒薄膜，并通过水热处理进一步生长为一维纳米TiO₂，实现纳米TiO₂在无机非金属片层矿物上的负载，解决分散性差，回收困难的问题，是一种具有高光催化活性，易分散，易回收的新型复合纳米光催化剂。

本发明以云母为载体的一维纳米二氧化钛光催化剂，是以片层云母为载体，在载体表面包覆一维纳米TiO₂薄膜后得到的光催化剂；所述片层云母为片层结构，直径为50-150微米，片层厚度为0.5-3微米；所述一维纳米TiO₂薄膜的厚度为0.5-2微米，所述纳米TiO₂为纳米管状结构。

本发明纳米TiO₂薄膜的负载量是由薄膜厚度决定的，纳米TiO₂质量可以通过厚度调节控制在载体质量的50-200%。

本发明以云母为载体的一维纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，包括云母预处理、纳米TiO₂催化剂的负载以及一维纳米TiO₂催化剂水热合成各单元过程，其特征在于：