[发明专利]一种改性纳米二氧化钛光催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种改性纳米二氧化钛光催化剂的制备方法及其应用，属于纳米二氧化钛光催化剂的制备技术领域，具体实施方式为以钛酸四丁酯为钛源，正丁醇为有机溶剂，加入去离子水和冰乙酸得到钛前驱体溶液，然后对前驱体溶液进行水热反应，离心干燥研磨后得到纳米二氧化钛光催化剂，利用磷酸氢二钠和硝酸银作为前驱体，将纳米二氧化钛光催化剂加入其中，水热条件下，在TiO₂上负载Ag₃PO₄，反应结束后离心洗涤，即得TiO₂表面负载Ag₃PO₄纳米颗粒的改性二氧化钛光催化剂，并将其应用到光催化处理氮氧化物废气中。本发明提高了催化剂的可见光利用率，确保光催化剂具有良好的稳定性和可见光催化活性，本发明处理工艺简单，处理方法安全绿色环保。

技术领域

本发明属于纳米二氧化钛的制备技术领域，具体涉及一种改性纳米二氧化钛光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

中国经济快速发展的同时，环境污染也日趋严重。大气环境污染是当代全球性的环境污染问题，化石燃料燃烧和工业生产过程中排放的氮氧化物是导致大气环境污染和健康危害的主要空气污染物之一。NO_x对人和动物有强烈的致毒作用，损害植物，形成酸雨并能和碳氢化合物形成光化学烟雾，破坏地球生态环境并威胁人类身体健康，所以NO_x治理已经成为环境保护的重要部分。

目前工业上普遍采用选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）等技术来去除烟气中的NO_x，但是这些技术普遍存在运营成本高、工艺流程复杂、效率有限以及氨流失严重等问题。光催化技术可以直接将太阳能转化为化学能，是一种可持续且环保的技术。它可以将空气中的各种有害物质如氮氧化物、硫氧化物以及氨氧化还原成无害物质，同时可以加快降解各种有机物质如苯、甲醛气体等。光催化氧化技术具有反应条件温和、能耗低、二次污染少的优点，通过光催化技术氧化NO_x生成可循环利用的HNO₃，是低能耗、低成本解决环境污染的有效途径之一。

通过纳米光催化剂处理污染物可以减少能源消耗，而且该过程简单，因此该方法具有很好的应用前景。纳米二氧化钛是近几十年来研究最多的光催化剂，具有无毒无害、低成本、良好的热稳定性和化学稳定性等优良特性，已成为环境污染净化领域中使用最多的光催化剂。除了众多优点之外，TiO₂纳米颗粒还存在一些限制其应用的主要瓶颈，例如带隙宽，光生电子空穴对复合快，TiO₂的宽带隙使其仅利用了太阳辐射中的紫外光，限制了其对太阳能的高效利用。

目前，利用TiO₂光催化剂在可见光下转化氮氧化物的研究很少。为了扩大TiO₂的应用领域及其对太阳光的利用，采用Ag₃PO₄对TiO₂进行改性来改善TiO₂的稳定性和可见光催化活性，同时还可以减少Ag₃PO₄的光腐蚀并提高其稳定性，通过抑制光生电子和空穴的复合，扩大其光响应范围，提高TiO₂的光催化氧化氮氧化物的性能。无论是从理论还是从实践的角度来看，这项高效、低成本处理NO_x废气的新技术，对于TiO₂光催化剂的实际应用和缓解NO_x环境污染问题具有积极的现实意义。

发明内容

为了缓解大气中氮氧化物造成的环境污染问题，改善纳米二氧化钛光催化剂稳定性和可见光催化活性，扩大纳米二氧化钛对太阳光的利用效率，本发明的目的在于提供一种改性纳米二氧化钛光催化剂的制备方法及其应用。

为达到上述目的，提出以下技术方案：

一种改性纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）以钛酸四丁酯为钛源，正丁醇为有机溶剂，向钛酸四丁酯中加入正丁醇，搅拌得到溶液A；