[发明专利]一种高催化活性的二氧化钛遗态材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高催化活性的二氧化钛遗态材料的制备方法；将配置稀盐酸溶液，加入生物质原料，抽滤，用去离子水反复清洗直至pH值为中性，在50‑60℃下干燥；将钛酸四丁酯溶解到无水乙醇，加入乙酰丙酮；在磁力搅拌器中搅拌得到的混合溶液标记为A溶液；将三乙胺溶于无水乙醇中标记为B溶液；然后将B溶液倒入A溶液中直至混合溶液的pH值调整为7.5±0.5，将生物质原料浸泡在配置的TiO₂的醇溶液中；干燥烧结：经过TiO₂醇溶液浸渍的生物质原料放入马弗炉，在空气中烧结，得到TiO₂遗态材料。本方法模板材料丰富、经济环保、制备方法简单，模板组成与结构多样等优点，具有重要的研究意义。

技术领域

本发明涉及一种高催化活性的二氧化钛(TiO₂)遗态材料的制备方法。属于材料制备技术领域。

背景技术

近几年，随着我国经济的高速发展，工业废水、化工原料等水污染问题越发突出，因此水处理技术越来越受到广泛关注。水处理方法主要有膜分离、沉降和化学氧化法等^[1]，但这些方法在处理难降解有机污染物时均存在着一定的困难，难以达到令人满意的效果。光催化剂降解技术是利用阳光的照射，使催化剂产生氧化能力极强的羟基自由基，从而将水中的有机污染物氧化为无毒产物，具有高效和环保等优点，是一种理想的水污染处理方法^[2]。目前光催化降解技术多采用的TiO₂、CdS和ZnO等半导体材料作为光催化剂^[3]。其中TiO₂半导体具有化学稳定性好、绿色环保、价格低廉等特点成为光催化剂领域研究热点之一。Zhao等^[4]通过化学合成法得到的空心微球状TiO₂，在光催化降解亚甲基蓝方面的降解效率比块状的TiO₂提升了5倍；yang等^[5]通过溶剂热法合成的纳米片状二氧化钛，其光催化活性较P25商品化的材料提升了500％以上。虽然现在制备TiO₂材料的工艺很多，如上述提到的溶胶-凝胶法、水热法、化学气相沉积法等，但是这些方法制备的TiO₂材料形貌比较单一，而且存在一定缺点。例如溶胶-凝胶由于要以钛醇盐为原料，并加入大量的有机试剂，因此成本高,同时由于凝胶的生成，有机试剂不易逸出,干燥、烧结过程易产生碳污染^[6]；水热法是指在特别的密闭反应容器(高压釜)里，采用水溶液或蒸汽等流体作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶，但水热法过程设备要求高，技术难度大，安全性能差；化学气相沉积法得到的薄膜品质优良，但是该方法的镀膜设备相对复杂，并且需要严格控制基底的温度，因为TiO₂薄膜的形态随基底温度的改变而改变^[7]，因此迫切需要研究制备各种形貌结构的TiO₂的简单易行的方法。

发明内容

本发明制备TiO₂遗态材料的方法简单且成本低，利用自然界各种各样的生物为模板，这些生物为我们提供了丰富的结构单元，可以制备出形貌多样的TiO₂材料，并且生物模板法具有绿色环保，来源广泛，成本低等优点。通过将生物质原料简单的酸预处理后，在TiO₂的醇溶液中浸渍，合成了具有生物形态的TiO₂遗态材料，对其进行了光催化性能测试。结果表明：生物质原料经过酸预处理，然后在TiO₂的醇溶液中浸渍2h，所制备的TiO₂遗态材料对罗丹明B的光催化降解率最高可达80.7％，对亚甲基的光催化降解率最高可达99.9％。本方法模板材料丰富、经济环保、制备方法简单，模板组成与结构多样等优点，具有重要的研究意义。

本发明的技术方案如下：

一种高催化活性的二氧化钛遗态材料的制备方法；包括如下步骤：