[发明专利]一种可吸附有机物的二氧化钛光催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化领域，具体涉及一种可吸附有机物的二氧化钛光催化剂及制备方法。

背景技术

2010年我国工业源VOCs(挥发性有机物)排放量约为1335.6万吨，其中VOCs的生产环节排放VOCs约为263.0万吨，油品和溶剂储存和运输行业排放了129.5万吨VOCs污染物，以VOCs为原料的工艺过程排放两位176.9万吨，含VOCs产品的使用和排放环节则排放766.63万吨。预测2020年我国VOCs排放量将达到1785.31万吨。目前，对挥发性有机物的处理方法包括燃烧法、催化氧化法、吸收法、吸附法。

结合挥发性有机物的含量、处理成本、处理效率等综合考虑，目前，催化氧化法、吸附法为常用方法；而催化氧化法一般选用二氧化钛光催化方法，光催化材料在光子能量激发下，电子从价带跃迁到导带位置，在导带形成光生电子，在价带形成光生空穴，利用电子-空穴对的氧化和还原性能，使氧气和水分子激发成超氧自由基及羟基自由基等具有强氧化力的自由基，降解环境中的有机污染物，二氧化钛光催化化学性质稳定并其具有自清洁功能，因此，目前利用二氧化钛处理有机污染物成为目前最有前途的环保方式；但是，传统的二氧化钛光催化剂由二氧化钛等金属氧化物组成，对有机污染物吸附量很小不利于催化剂和有机物发生作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前，采用常规的气体处理方法处理有机污染物的处理效率低，目的在于提供一种可吸附有机物的二氧化钛光催化剂及制备方法，解决除去气体中有机污染物效率低的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种可吸附有机物的二氧化钛光催化剂，制备材料包括有机物吸附材料、二氧化钛溶胶、高分子树脂溶液、光导材料、发泡剂。

在处理气体中挥发性有机污染物时，催化氧化法与吸附法是分开的，催化氧化方法中传统的二氧化钛光催化剂由二氧化钛等金属氧化物组成，对有机污染物吸附量很小不利于催化剂和有机物发生作用；而在吸附方法中，吸附材料饱和后只能通过更换吸附材料才可以保证吸附，而饱和后的吸附材料会形成新的污染源；本发明将吸附方法能够大量吸附有机污染物的优点与二氧化钛光催化剂能大量降解有机物的优点结合起来，发明了一种能够大量吸附并同时能够大量降解有机污染物的二氧化钛光催化剂，解决了二氧化钛光催化剂对机污染物的吸附量小而带来的有机污染物除去效率低的的问题，并同时解决了吸附材料单纯吸附存储有机污染物而带来的有机污染物的降解效率低的问题；本发明是一种新型的光催化材料，本发明的制备材料中有机物吸附材料实现了大量吸附有机污染物的作用，解决了传统二氧化钛光催化剂吸附量小的问题；二氧化钛溶胶中二氧化钛是一种半导体，在具有一定能量的光子激发下能使分子轨道中的电子离开价带(Valence band)跃迁至导带(conduction band)。从而在材料价带形成光生空穴[Hole+]，在导带形成光生电子[e-]，在体相二氧化钛中由于二氧化钛颗粒很大，光生电子在到达导带开始向颗粒表面活动的过程中很容易与光生空穴复合，从而从宏观上我们无法观察到光子激发的效果。但是纳米的二氧化钛颗粒由于尺寸很小，所以电子比较容易扩散到晶体表面，导致原本不带电的晶体表面的2个不同部分出现了极性相反的2个微区-光生电子和光生空穴。由于光生电子和光生空穴都有很强的能量，远远高出一般有机污染物的分子链的强度，所以可以轻易将有机污染物分解成最原始的状态；高分子树脂溶液，树脂是主要的成膜物质，高分子树脂溶液便于后期的成型加工，并且加入了发泡剂的树脂，树脂基体中会均匀分布有气泡，最后形成的产物会形成小泡孔，在会后成型的一种可吸附有机物的二氧化钛光催化剂中也会含有均匀分布的小泡孔，增大了可吸附有机物的二氧化钛光催化剂的比表面积，从而增加二氧化钛光催化剂的吸附能力；高分子树脂溶液中加入发泡剂，使得；多孔结构的树脂能够对有机物进行选择吸附；光导材料，是指能够把电磁辐射转化为电流的物质，电磁辐射通常指紫外光、可见光及红外光。一般说来这类物质带静电后，受特别波长的光照射后就能将静电转化成电流。

综上所述，较于现有常用的气体处理方法(催化氧化法、吸附法)，本发明能够明显地提高污染气体中有机污染物的处理效率。

所述有机物吸附材料为活性炭纤维或氧化石墨烯或碳纤维。本发明优选可以透明的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团；活性炭纤维则为纤维状，纤维上布满微孔，其对有机气体吸附能力比颗粒活性炭在空气中高几倍至几十倍。