[发明专利]以乙腈为纳米TiO2分散介质的TiO2/AC光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于光催化剂中的纳米二氧化钛在活性炭表面的负载技术。 

背景技术

以光、电等方法催化降解去除有毒有害物质是典型的污染物低碳处理方法，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，是目前公认的最佳光催化剂。但由于纳米TiO₂颗粒大小，在应用中回收困难，因此需要载体负载，其中，以活性炭（AC）负载（构成TiO₂/AC催化剂体系）较佳，既可以回收，又具备催化协同效应，并且活性炭具有种类丰富，价廉易得、表面性质可根据实际需要进行调控等优点。 

目前，制备TiO₂/AC催化剂的方法有多种：如1）纳米TiO₂与炭直接复合（直接复合法）；2）TiO₂的前驱体先与炭复合后，再热处理使前驱体转变为TiO₂；3）炭的前驱体与TiO₂复合，再热处理使前驱体转变为炭；4）TiO₂的前驱体与炭的前驱体复合，再一起炭化活化等[（1）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；（2）许德平，黄正宏，王永刚，康飞宇，“活性炭纤维布担载纳米TiO₂ 的三种方法”，《炭素技术》，2004, 23（5）：12-16]；其中，以纳米TiO₂ 与炭直接复合方法最为简便，具有不改变活性炭表面与纳米TiO₂性质、不需要高温处理等特点，在污染处理尤其是空气净化方面有重要应用。但是，由于使用水介质制备催化剂，直接复合法目前存在的主要缺点是催化剂活性有待进一步提高。在提高TiO₂/AC催化剂活性方面，有学术文献研究提及：目前的主要方法是TiO₂的掺杂、催化剂载体选择和TiO₂晶型控制等[（1）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；（2）黄正宏, 许德平, 康飞宇等。“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；（3）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]。近年来，为提高TiO₂/AC光催化活性，人们已从不同途径，在选择掺杂金属和非金属材料方面作了很多的研究探索，相关专利已有报道，如：“一种氮掺杂锐钛矿型纳米二氧化钛的制备方法”（申请号：200510011665.3）；“高效二氧化钛光催化剂制备方法”（申请号：200410081226.5）等，它们均为金属或非金属离子掺杂的TiO₂催光剂，在禁带宽度内形成掺杂能级，一定程度上扩展了TiO₂的光响应范围，导致可见光能力增强，但是紫外-可见光催化效率仍然不高，且制备方法复杂、设备要求高和不易操作；“高效二氧化钛复合光催化剂及其制备方法”（申请号：201110352746.5）提供一种石墨炔与纳米TiO₂的复合方法：将石墨炔加入到水和乙醇混合溶剂中超声分散，然后将二氧化钛纳米粒子加入到上述溶液中，超声分散后再搅拌，得到均匀的悬浊液；将所得悬浊液装入到反应釜中，水热反应后过滤所得的产物，用去离子水洗涤多次后，在室温下干燥。该方法虽然提高了对光催化效果，但其工艺仍采用水和乙醇混合溶剂，效果仍不及不用水和乙醇的，并且工艺仍较复杂。 

发明内容

本发明的目的是提供一种以无水乙腈为纳米二氧化钛分散介质的TiO₂/AC光复合催化剂及其工艺简单，易操作的而且可回收使用的制备方法。 

本发明的技术方案是：