[发明专利]提高二氧化钛(AB)光催化剂活性的溶液等离子体处理方法及装置

说明书

本发明涉及一种提高二氧化钛(AB)光催化剂活性的溶液等离子体处理方法及装置，属于光催化领域。本发明提供的提高二氧化钛(AB)光催化剂活性的溶液等离子体处理方法，使用本发明提供的溶液等离子体处理装置，在不引入任何掺杂源的前提下，利用溶液中等离子体放电的物理方法对TiO₂(AB)进行处理，调控TiO₂(AB)的体内/表面缺陷含量。经此方法处理过的TiO₂(AB)展现出优越的光催化降解性能，不仅在紫外光下光催化性能有着明显的提升，在可见光下(λ＞450nm)也显示出良好的降解性能，光催化降解乙醛的速率是商用P25的5倍。相比其他改良方法，该方法简单，绿色，并且环境温和。

技术领域

本发明属于光催化领域，具体涉及一种提高二氧化钛(AB)光催化剂活性的溶液等离子体处理方法及装置，此方法处理过的TiO₂能够在紫外及可见光下快速有效降解矿化挥发性有机物。

背景技术

在光催化领域中，TiO₂由于其低价、无毒、化学性质稳定、催化活性好、氧化能力高等优点得到人们的普遍关注，对于TiO₂的研究也一直是该领域的热点。半导体材料的光催化活性通常受材料的晶型、晶体缺陷、结晶度、材料比表面积等许多因素共同决定，其中晶型是及其重要的一个因素。如锐钛矿/TiO₂(B) 混晶(简称TiO₂(AB))在TiO₂光催化领域具有较单一锐钛矿或TiO₂(B)晶相更优异的光催化活性。为了进一步提高TiO₂(AB)的光催化活性，研究者常用贵金属沉积(Pt、Ag、Au等)、金属离子(Mo⁵⁺、Fe³⁺、V⁴⁺等)掺杂、非金属(N、C、 S等)掺杂、自掺杂等方法改良光催化剂。截止到目前，未见有报道在不引入任何掺杂源的前提下，利用溶液中等离子体放电的物理方法对TiO₂(AB)进行处理进而提高其光催化活性的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高二氧化钛(AB)光催化剂活性的溶液等离子体处理方法及装置，此方法处理过的TiO₂能够在紫外及可见光下快速有效降解矿化挥发性有机物。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

一种提高二氧化钛(AB)光催化剂活性的溶液等离子体处理装置，包括：等离子电源、高压输出线、实心钨电极、冷却循环水机、蠕动泵、乳胶管、空心钨电极和反应容器；

设置于所述反应容器上的实心钨电极、空心钨电极通过高压输出线与等离子电源连接；

所述蠕动泵和冷却循环水机通过乳胶管与所述反应容器连接；

所述空心钨电极的右端为通气孔。

一种提高二氧化钛(AB)光催化剂活性的溶液等离子体处理方法，包括以下步骤：

向反应容器中加入0.1～2.0g TiO₂(AB)样品和100～500mL电导率为200 ～600μS/cm的KCl溶液，通过通气孔向反应容器中通入氮气，调节冷却循环水机的冷却循环水的温度为5～15℃，蠕动泵的流量速率为200～1000mL/min，等离子电源的电压为1～4kV，频率为10～50kHZ，通入氮气的气流量范围100～800 mL/min，反应时间为2～18小时。

在上述技术方案中，所述TiO₂(AB)样品是由下述方法制备得到：