[发明专利]一种中空硼玻璃微球@TiO2

说明书

本发明属于无机催化领域，提供了一种中空硼玻璃微球@TiO₂催化剂的制备方法及其用途。制备步骤如下：在85℃水浴加热和搅拌的条件下向烧杯中加入去离子水和中空硼玻璃微球，同时加入一定量的NaOH溶液和TiCl₄盐酸溶液，调整pH＝2，反应3h，反应完全后用去离子水洗涤，样品在干燥箱烘干，制成中空硼玻璃微球@TiO₂核壳结构光催化剂。该催化剂用于可见光条件下光催化降解水中的氨。本发明的显著特征在于，所采用的中空硼玻璃微球@TiO₂催化剂具有很高的光催化降解氨的活性。

技术领域

本发明属于无机催化领域，涉及一种中空硼玻璃微球@TiO₂催化剂的制备方法和在可见光照射下催化降解氨的用途。

背景技术

随着人类进步发展，环境污染也日趋严重，清除水体中的有害物质成为环境科学界的一个重要问题。

水中无机污染物的种类常见的有氨氮、含氮氧化合物和氰离子等。我国在2015年明确规定水污染中氨氮直接排放量不大于10mg/L。水体中氨氮主要来源于生活污水、工业废水等，过多的氨化合物会恶化水的质量，对水中鱼类、植物、人体都有较大危害。游离氨对鱼类致死量仅为1mg/L，并且在硝化细菌作用下氧化成亚硝酸盐的硝酸盐，氧化1mg/L氨氮需要 4.6mg/L的溶解氧，影响了水的质量。对人体而言，硝酸盐和亚硝酸盐有可能转变为亚硝胺，对人体健康造成威胁，由此，降低水中氨氮含量成为了一项重要课题。

近年来，光催化氧化作为极具有前途的水处理工艺，是一种从水中除去污染物的高级氧化法。光催化氧化降解与其他降解氨氮方法相比有明显的优点与特点：光催化氧化可直接将氨氮氧化为氨气；无选择的降解污染物；同生物硝化降解氨氮的方法相比，提高对生物有毒的或难以生化的有机物质的可生化能力；近年来，提高光催化氧化降解氨的效率也是目前研究的热点。

发明内容

本发明采用水热法将TiO₂负载在中空微球上，可见光作为光源，制作中空硼玻璃微球 @TiO₂异质结复合材料来降解氨并且具有良好的催化剂活性。

本发明旨在开发一种高催化活性催化剂，在可见光照射下，用于降解水中氨。本发明所说的中空硼玻璃微球@TiO₂催化剂的方法，TiO₂作为催化剂的光催化效果显著，而中空微球是一种表面无孔，里面充有空气、二氧化碳等气体，成全封闭中空结构的微小球体，一般颗粒直径为10～50μm。其中，以二氧化硅、玻璃系微球最为常见。由于中空微球有比重小、导热率低、不吸水、介电常数低等特别性能，这种新型材料已受到人们的重大重视。本发明是通过如下技术方案实现的：

一种中空硼玻璃微球@TiO₂催化剂，所述材料以中空硼玻璃微球作为TiO₂的载体，TiO₂作为光催化活性组分；TiO₂质量为中空硼玻璃微球的总质量的5％～20％。

一种中空硼玻璃微球@TiO₂催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将TiCl₄纯溶液缓缓加入到一定体积的稀盐酸中，得到TiCl₄盐酸溶液；

称取一定量的中空硼玻璃微球，加入蒸馏水分散均匀，水浴加热，采用蠕动泵同时加入 NaOH溶液和TiCl₄盐酸溶液，调节溶液pH＝2；加入完毕后，继续反应；反应完成后用去离子水抽滤至中性，干燥，制备得到中空硼玻璃微球@TiO₂催化剂。

TiCl₄溶液的浓度为1.5mol/L，所述NaOH溶液的质量百分浓度为5wt.％。

所述产物中空硼玻璃微球@TiO₂催化剂中，TiO₂质量为中空硼玻璃微球的总质量的5％～20％。