[发明专利]表面负载光催化活性层的轻质泡沫陶瓷复合材料

说明书

技术领域：

本发明涉及一种表面负载光催化活性层的轻质泡沫陶瓷复合材料，尤其涉及一种适用于水体中有机污染物光催化降解的轻质泡沫陶瓷复合材料。

背景技术：

染料废液必须得到有效处理，否则排放的染料污染物会对环境产生严重的危害([1]王侃，陈英旭，叶芬霞.SiO₂负载的TiO₂光催化剂可见光催化降解染料污染物[J].催化学报,2004,25(12):931-936.)。二氧化钛可以催化降解有机物，可望应用于染料污水的降解([2]Zhang Weijin,He Yunqiu,Qi Qiang.Preparation of porous TiO₂ filmof photocatalyst by microemulsion templating[J].Journal of Functional Materials,2005,10(36):1590-1593.[3]张平，莫尊理，张春，等.磁响应性TiO₂/石墨烯纳米复合材料的合成及光催化性能[J].材料工程,2015,43(3):72-77.)。目前纳米TiO₂的应用主要有两种形式：悬浮相型和负载型。悬浮相型是以悬浮的TiO₂粉末为催化剂进行光催化降解，但这种悬浮体在水中易凝聚失去活性，尤其是使用后的粉末状催化剂不易回收，造成二次污染([4]Zhao Cui hua,Chen Jianhua,Shan Zhi qiang.An experimental study of effects of different substrateson photocatalytic activity of loaded TiO ₂thin films[J].Industrial Water&Wastewater,2004,35(3):15-16.[5]Tian H,Ma J F,Li K,et al.Hydrothermal synthesis of S-doped TiO₂ nanoparticles and their photocatalytic ability for degradation of methyl orange[J].Ceramics International,2009,35(3):1289-1292.]。因此，后来的光催化氧化重点转移到二氧化钛的固定化技术和制备膜的研究上，即负载型催化氧化法([6]H.Zhang,R.L.Zong,J.C.Zhao and Y.F.Zhu.Dramatic visible photocatalytic degradation performances due to synergetic effect of TiO₂ with PANI[J].Environment Science&Technology,2008,42(10):3803–3807.[7]Sun Zhi bo,Yin Yi dong,Fan Nai ying,et al.Study on preparation of loaded TiO₂ and its photocatalytic performances for NO₂[J].Journal of Functional Materials,2014,45(S):99-103.]。所采用的载体有玻璃、钛板、玻璃纤维、沸石、硅胶等，负载法的固定化技术一般采用二氧化钛粉末的直接浸涂和溶胶-凝胶浸渍提拉成膜两大类([6]H.Zhang,R.L.Zong,J.C.Zhao and Y.F.Zhu.Dramatic visible photocatalytic degradation performances due to synergetic effect of TiO₂ with PANI[J].Environment Science&Technol ogy,2008,42(10):3803–3807.[8]Zheng Shukai,Wu Guohao,Zhang Junying,et al.Energy band structure and photocatalytic activityof Sn-doped TiO₂ thin film[J].Journal of Materials Engineering,2014,42(1):70-74.[9]Tao Liqin,Zhao Yi xia,Kang Wei min,et al.Preparation of titanium dioxide loaded on polytetrafluoroethylene superfine-fiber andits photocatalytic performance[J].Journal of the Chinese Cerami c Society,2016,44(1):89-94.]。已有的负载方法虽然具有一定效果，但是载体结构性能不够理想，负载系统比表面小，催化活性明显低于悬浮体法([8]Zheng Shukai,Wu Guohao,Zhang Junying,et al.Energy band structure and photocatalytic activityof Sn-doped TiO₂ thin film[J].Journal of Materials Engineering,2014,42(1):70-74.]。因此，目前二氧化钛光催化氧化污水处理技术向工业化应用的关键点仍然集中在固定TiO₂纳米结构的载体选择和有效的固定技术上。