[发明专利]Lu、N共掺杂TiO2光催化蜂窝陶瓷网的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化蜂窝陶瓷网的制备方法，特别是一种镥/氮共掺杂TiO₂光催化蜂窝陶瓷网的制备方法。

技术背景

以TiO₂为催化剂、利用光催化的方法氧化降解可挥发性有机物（VOCs）是一项污染治理新技术，该过程不需要其它化学助剂，反应条件温和，最终产物通常只有CO₂和H₂O，不产生二次污染。大部分气相有机污染物可以通过光催化氧化过程快速分解，包括脂肪烃、醇、醛、酮、卤代烃、芳烃、硫醇及杂原子有机物等，该方法尤其适合于无法或难以生物降解的有毒有机物质的处理。

TiO₂光催化剂是目前最常用的光催化技术，但纯TiO₂只能吸收波长小于387nm的紫外光，对波长为400--800nm的可见光没有光催化活性，加上光量子效率较低等因素便限制了它的实际应用。但是通过掺杂改性可以提高TiO₂的光催化效率，也能提高对可见光的吸收。

蜂窝陶瓷的是一种多孔性的工业用陶瓷，内部由薄壁分割成三角、四方或六角形平行通道，比表面积大，排气阻力小。另外，它的化学性质不活泼，绝缘，机械强度和热稳定性较好，易加工成各种形状，价格比较低廉，是处理废气催化剂的理想载体，也是光催化剂的理想载体。

有关改性TiO₂的报道和专利已有不少，包括对TiO₂进行金属掺杂和非金属掺杂、TiO₂的固定技术等。

CN101884938A公开了一种制备氮掺杂TiO₂光催化薄膜的方法。该方法首先采用离子掺氮工艺对金属钛或钛合金表面进行渗氮处理，之后再采用微弧氧化技术在渗氮后的金属钛或钛合金基体上原位生长TiO₂薄膜。该发明应用于光催化净化领域，与未氮掺杂TiO₂薄膜相比，对紫外光和可见光的吸收效率明显提高，光生电流强度明显增强，降解有机污染的降解效率显著提高。

《广州化工》2008年36卷第6期报道了掺杂稀土Nd的TiO₂光催化法处理印染废水研究，提出以Ti(OBu)₄、Nd₂O₃为原料,采用溶胶凝胶法,制备出纳米Nd₂O₃/TiO₂光催化剂用于处理还原红染料溶液。讨论了Nd离子的掺杂量、催化剂用量、pH值以及光照时间等因素对降解率的影响，实验结果表明,掺杂了Nd的TiO₂光催化剂对还原红降解率较高。

CN101696032A公开了一种铬氮共掺杂纳米二氧化钛粉体的制备方法。该方法是将钛源和沉淀剂按1∶2比例混合溶于去离子水中制成混合溶液，经带聚四氟乙烯内衬的高压釜中进行水热合成反应，温度为100℃200℃，压力为0.1Mpa～20MPa，搅拌速度100～1000转／min，保温时间为1～24h，经过水洗、醇洗至中性，最后经过干燥，得到锐钛矿型氮铬复合掺杂纳米二氧化铁粉体；利用本制备方法得到的铬氮共掺杂纳米二氧化钛粉体的比表面积大，光催化活性和光催化效率显著提高，同时该发明还具有成本低、工艺简单等优点。

上述技术虽然涉及到TiO₂的稀土掺杂和氮掺杂，但未涉及稀土元素Lu和N的共掺杂，更未涉及制备共掺杂TiO₂光催化膜的特定技术。

发明内容

本发明的目的是旨在拓展催化剂在可见光区吸收，减少光生电子和空穴的分离,提高光催化活性，同时能避免催化剂使用过程中流失。