[发明专利]一种非金属基材负载P25二氧化钛的光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于环境保护技术领域，公开了一种非金属基材负载P25二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用。该方法将预处理的非金属基材呈环形包裹在泡沫镍作为电极阴极和电极阳极钛片间隔后置二氧化钛溶胶中，通入稳压电源1～150V，通电1～60min后停止通电，取出纤维纸晾干，再经100～550℃煅烧，制得非金属基材负载二氧化钛的光催化剂。本发明的方法能快速且高效地在不导电的基材上实现P25TiO₂光催化剂的均匀负载，该负载型光催化剂能高效且持久降解很多挥发性有机污染物，特别是在降解含卤有机废气方面有更好的效果，适用于具有腐蚀性的工业含卤有机废气深度净化中的应用。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，更具体地，涉及一种非金属基材负载二氧化钛(P25TiO₂)光催化剂及其制备方法和在有机废气净化中的应用。

背景技术

随着人类工业的不断发展，环境问题越来越成为人们关注的焦点，尤其对于人体每天呼吸接触的空气质量进行了严格的把控，然而近年来工业生产过程产物的大量挥发性有机污染物，特别是含卤挥发性有机污染物不仅对人体健康产生着严重的影响，而且参与大气光化学反应，污染大气及其破坏大气臭氧层。因此，含卤挥发性有机污染物高效控制，已成为环保科研人员近年来研究的重点和难题。

近年来，光催化技术，因其具有低能耗、反应条件温和、无二次污染等优点，已在处理低浓度挥发性有机废气中得到广泛应用。然而对于塑料制品制造和电子行业等排放的含卤代烃有机废气而言，其在使用光催化处理尾气时存在催化剂易腐蚀、稳定性差等问题，主要原因是含卤挥发性有机物降解时产物的腐蚀性气体容易腐蚀催化剂，特别是对于金属泡沫镍等为载体的光催化剂，使得光催化剂框架结构发生破坏，从而导致光催化降解效率和稳定性下降。严重限制了光催化技术在低浓度工业有机废气中的应用。因此制备具有高机械稳定性和化学稳定性的光催化剂对于处理工业含卤有机废气具有重要的意义。

目前市场上主要用泡沫镍或泡沫铝作为载体进行催化剂负载作为光催化剂应用于低浓度工业挥发性有机废气处理中，其制备方法主要采用电沉积或高压喷涂等方法，其中电沉积因其高效快速、涂覆均匀和P25 TiO₂不易脱落等优点广泛使用，但电泳法要求载体负载催化剂时的基材是具有导电性的金属制品，从而可以使得电泳法不适用于具有高机械性和化学稳定性的玻璃纤维纸等绝缘体。因此，亟需开发一种高效快速制备这类不导电载体作为电极时的负载型P25 TiO₂光催化剂，从而同时解决高效处理含卤有机废气中催化剂容易失活不稳定的难题。截至目前，未见关于电泳法制备玻璃纤维纸负载P25 TiO₂光催化剂及其在含卤有机废气净化中的应用相关研究报道。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种非金属基材负载二氧化钛(P25 TiO₂)光催化剂的制备方法。该方法主要利用电泳法，将商业化P25快速均匀地负载于具有高机械和化学稳定性的非金属基材上。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的非金属基材负载二氧化钛(P25 TiO₂)光催化剂，该光催化剂能够在紫外光的驱动下大幅提高净化含卤有机废气时的抗腐蚀能力和稳定性，解决了以金属发泡制品负载光催化剂时易腐蚀和稳定性差的缺点。

本发明的再一目的在于提供上述负载型催化剂在含卤有机废气净化中的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种非金属基材负载P25二氧化钛的光催化剂的制备方法，包含以下具体步骤：

S1.电极的预处理：将冲洗后的非金属基材表面超声清洗，经300～450℃煅烧后得到预处理的非金属基材；钛片和泡沫镍经砂纸打磨，用超声清洗晾干后，钛片作为电极阳极；泡沫镍被预处理的非金属基材呈环形包裹在其外表面并固定，作为电极阴极材料；

S2.将二氧化钛粉末加入聚乙二醇溶液中超声分散，得到二氧化钛溶胶；