[发明专利]用于光催化降解有机污染物的多酸－二氧化钛复合材料及其制备方法

摘要

一种采用溶胶－凝胶、模板和悬涂等技术制备的新型多酸－二氧化钛复合材料，包括三维有序大孔多酸－二氧化钛粉末和多酸－二氧化钛复合膜，其中，二氧化钛为载体，选择的多酸为一、二和三缺位Keggin阴离子如[Xⁿ⁺W₁₁O₃₉]^(12－n)－(Xⁿ⁺＝P⁵⁺，Si⁴⁺，Ge⁴⁺)，[γ－SiW₁₀O₃₆]^8－和[Xⁿ⁺W₉O₃₄]^(14－n)－(Xⁿ⁺＝Si⁴⁺，Ge⁴⁺，P⁵⁺，As⁵⁺)。将此类材料做光催化剂，采用低功率高压汞灯或可见光做光源，在非均相体系中，对水溶液中有机污染物如染料、有机氯农药、有机磷农药、卤代烃和各种有机酸实现了完全降解并矿化为无机物，表明此类光催化材料具有耐水性、高效能、低成本、易回收和长寿命等优点。

主权项

1.一种用于光催化降解有机污染物的多酸-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征是三维有序大孔多酸-二氧化钛(3 DOM POM-TiO2)粉末采用溶胶-凝胶和模板技术制备，产物的粒径为500±50nm，孔径为350±50nm，比表面积约为100m2/g；多酸-二氧化钛复合膜(POM/TiO2)采用溶胶-凝胶和悬涂技术制备，此类膜的厚度为300±20nm；3 DOM POM-TiO2粉末的制备：室温下将Ti(SO4)2分散在浓氨水中(氨水与Ti(SO4)2的化学计量比为11∶1)，生成的沉淀水洗3次，然后用8mol/l硝酸溶解，此时生成的溶胶态的氢氧化钛Ti(OH)4，将此溶胶与水混合(溶胶与水的体积比为1∶2)，再向此混合物中滴加[Xn+W11O39](12-n)-水溶液(水与[Xn+W11O39](12-n)-的化学计量比为560∶1)；用8mol/l硝酸调节以上混合物的pH为1.5，然后持续搅拌1小时以获得POM-TiO2澄清溶，将滤纸平铺在Büchner漏斗上并用EtOH润湿，然后将聚苯乙烯(PS)胶球平铺在润湿的滤纸上，再将以上得到的POM-TiO2 溶胶滴加到PS胶球的表面上和空隙间，滴加完毕后，减压抽干，所得被POM-TiO2 溶胶覆盖的PS胶球(POM-TiO2-PS)真空干燥24小时，再用1∶1(v/v)THF/丙酮混合溶剂萃取5天，然后离心分离出白色固体，并用THF/丙酮混合溶剂和丙酮洗涤数次，产物室温和空气中干燥；POM/TiO2复合膜的制备：将POM室温下溶解在水中，在另一个容器中，将乙醇与四甲氧基钛混合并用4mol/l HNO3调节其pH值在2～3之间，其中，POM、四甲氧基钛、乙醇及水的化学计量比为0.3∶700∶1000∶1150，将此酸化的混合物加入到POM水溶液中，并剧烈搅拌60分钟，此时得到透明的POM/TiO2溶胶。将洁净的石英基片浸入到以上POM/TiO2溶胶中5分钟，然后放在悬涂机上悬涂10分钟，并用氮气吹干，最后，再将此石英基片在真空中150℃下焙烧2小时，即在石英基片的表面上形成透明的POM/TiO2复合膜。