[发明专利]通用光源响应改性二氧化钛固体酸催化剂及制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于催化剂的制备领域，具体涉及一种通用光源响应改性二氧化钛固体酸催化剂及制备方法。

背景技术

可持续发展是全人类共同关注的主题，环境问题更是人类共同关注的焦点。现代的工业化生产方式及人类的生活方式，导致大量对动植物生存具有严重威胁的污染物排放到环境中，造成了不可逆转的环境污染，给生态系统造成了直接的影响和破坏。其中工业生产废水和生活污水对环境的污染程度尤为严重，已导致多起环境污染事件，给国家和社会带来了不可挽回的损失。通过光催化降解水中的污染物是一种高效、环保、节能的技术，美国、日本等国家已经生产出了相应光催化产品并商业化，而我国这方面的技术还有待突破。

二氧化钛是一种有潜在应用性的光催化剂，但由于其降解效率低而难以与传统产品形成竞争力，因此采用改性的方法提高其催化活性是该技术的关键。目前，采用贵金属改性的方法可以获得较好的效果，但是另外一个原因制约了该催化剂的商业化应用，那就是需要使用氙灯等价格昂贵、高耗能的光源。因此，真正实现应用光催化降解水中污染物的技术，必须提高催化效率并降低使用成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种通用光源响应改性二氧化钛固体酸催化剂及制备方法。本发明的改性催化剂在使用普通光源照射条件下，降解大分子有机污染物效果明显；而且催化剂性能稳定，用量少，降解速度快，不产生二次污染，可再生。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

    一种通用光源响应改性二氧化钛固体酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将贵金属通过光还原沉积法担载到TiO₂载体上，制得贵金属/ TiO₂催化剂；

2）将步骤1）制得的贵金属/ TiO₂催化剂转移到高压反应釜中，加入1-5mol/L的硫酸，在100-200℃下反应6-24h；然后用去离子水洗涤至检测不到硫酸根离子为止；

3）将步骤2）洗涤得到的产品在50-105℃下烘干5-24小时后，得到通用光源响应高效二氧化钛改性固体酸催化剂。

步骤1）所述的贵金属为Pt、Au 、Pd、Rh或Ag中的一种。

步骤1）所述的贵金属/ TiO₂催化剂中贵金属的含量为0.1-1wt%。

步骤1）中所述的光还原沉积法具体步骤为：在50-150ml水中，加入1-10gTiO₂和0.01-0.1g贵金属盐，超声1-10分钟使反应液混合均匀；在磁力搅拌的条件下，以100-300W氙灯为光源，0.5-5ml无水乙醇为牺牲剂，光沉积反应1-5小时；再经抽滤、洗涤、干燥、研磨，得到贵金属/ TiO₂催化剂。

所述的贵金属盐为H₂PtC1₆、AuC1₃、PdC1₂、RhC1₃、AgNO₃中的一种。

步骤2）中贵金属/ TiO₂催化剂与硫酸的质量比为1:10-50。         

一种如上所述的制备方法制得的通用光源响应改性二氧化钛固体酸催化剂：在使用普通光源照射条件下，能降解大分子有机污染物。

所述的普通光源为20-500W的光源，照射时间为30-120min，固体酸催化剂的使用量为有机污染物质量的0.1%-10%，降解率达到70-99%。

本发明的有益效果在于：

本发明利用贵金属负载二氧化钛，并在其表面修饰S=O基团，使其不仅具有良好的光催化降解效果，而且可以适应通用光源，在使用普通光源照射条件下，本发明制得的改性催化剂降解大分子有机污染物的效果明显；而且该改性催化剂性能稳定，用量少，降解速度快，不产生二次污染，可再生。

具体实施方式

本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。

实施例1

1.在50ml水中，加入1克TiO₂和0.01g H₂PtC1₆，超声5分钟使反应液混合均匀，在磁力搅拌的条件下，以100W氙灯为光源，0.5ml无水乙醇为牺牲剂，光沉积反应1小时；再经抽滤、洗涤、干燥、研磨，得到Pt/TiO₂催化剂；