[发明专利]一种光催化剂负载方法

说明书

本发明涉及一种光催化剂负载工艺，具体包括载体预处理、催化剂负载、热处理、后处理的步骤。本发明解决了现有技术中光催化剂主要存在的无法固载化且无法在基材上的长久附着的问题，实现光催化剂在基材、特别是玻璃基材上的长久附着，避免脱落，进而实现光催化的长期有效。

技术领域

本发明属于材料领域，具体属于无机材料制备领域，主要涉及一种光催化剂负载方法，具体的说，涉及一种TiO₂光催化剂负载方法。

背景技术

光催化降解有机污染物是目前被广泛研究的、环境友好的污水净化技术，它具有反应条件温和、不产生二次污染等特点，特别适用于石油、化工、造纸、染料等行业排放污水中的低浓度难降解有机污染物的处理。尽管人们对光催化现象的认知与应用取得了长足的进步，然而受认知手段与认知水平的限制，目前对光催化作用机理的研究成果仍不足以指导光催化技术的大规模工业化应用，亟待大力开展光催化基本原理研究工作以促进这一领域的发展。

纳米二氧化钛(TiO₂)是一种新型的无机功能材料，它具有常规TiO₂不具有的性能，如量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应，使其现出优异的光学特性、光催化活性、热导性能和化学稳定性等物理化学特性，被广泛应用于催化剂、传感器、化妆品、功能陶瓷、介电材料、油漆涂层等。TiO₂作为一种光催化剂越来越受到人们的广泛重视，以TiO₂为载体的光催化技术已成功应用于废水处理、空气净化、自清洁表面、染料敏化太阳电池以及抗菌等多个领域。但是，用作光催化剂的TiO₂通常为超细粒子形态，粒径约在20nm-50nm之间，这就造成了TiO₂粒子在反应体系中呈稳定的乳状分散形态，使得TiO₂的分离、回收困难，不利于其重复利用，为使光催化剂便于回收利用，其固载化技术已成为关键问题之一，为解决这一问题，将TiO₂粒子固载到多孔载体上是一种必要的措施。负载型的纳米晶粒TiO₂光催化剂液固分离较为容易，可以有效地克服TiO₂纳米粉末在处理废水过程中难于回收和重复使用的缺点。

中国专利CN1803291A及CN1702202A公开了以活性炭纤维为载体担载 TiO₂的制备方法。然而，已有的研究资料表明，活性炭纤维孔结构以微孔为主，其平均孔径＜2nm，并且具有相当比例的超微孔。这种以微孔为主的孔结构，对于污水中有机大分子的传质具有一定的限制作用，从而影响光催化反应效率的提高。中国专利CN101637719A公开了一种负载型二氧化钛光催化剂的制备方法，该方法以有序大孔炭为载体，以TiO₂为活性组分，将大孔炭载体浸入TiO₂溶胶或TiO₂悬乳液中，当吸附平衡后，经干燥和焙烧处理，得到以有序大孔炭为载体的TiO₂光催化剂。

然而，现有光催化材料的光响应范围窄，量子转换效率低，太阳能利用率低，依然是制约光催化材料应用的瓶颈。同时相关的研究涉及到以玻璃、单晶硅等为载体的光催化薄膜的研究和大孔径、高比表面积多孔结构负载光催化剂的研究。研究固载量多而牢、对光催化剂活性影响小、寻求耐冲击性好的载体是关键，也是光催化材料研究者所需要解决的首要任务之一，固载化和在基材上的长久附着，直接影响光催化材料的使用寿命时效。因此，本申请主要解决的问题是TiO₂光催化剂的固载化，为了实现光催化剂在基材，特别是玻璃基材上的长久附着，避免脱落，进而实现光催化的长期有效。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种光催化剂负载方法，所得光催化剂在基材上能够长久附着，避免脱落，进而实现光催化的长期有效。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种光催化剂负载方法，包括载体预处理、催化剂负载、热处理、后处理的步骤，具体为：