一種低溫常壓等離子體改性負載型二氧化鈦光催化劑的製備方法
2024-03-09 06:15:15
專利名稱：一種低溫常壓等離子體改性負載型二氧化鈦光催化劑的製備方法
技術領域：
本發明屬環境汙染治理技術領域，特別是涉及一種低溫常壓等離子體改性負載型二 氧化鈦光催化劑的製備方法。
技術背景光催化氧化法是近幾十年發展起來的一項汙染治理新技術，是一種具有很強氧化能 力的深度氧化技術。以二氧化鈦為代表的光催化材料及其修飾和改性成為近年來研究的 熱點，二氧化鈦光催化劑的修飾和改性為進一步提高光催化的效率提供了新的途徑，目 前主要有以下幾種方法(1) 貴金屬沉積半導體表面與貴金屬接觸時，光生電子從費米能級較高的n-半導體轉移到費米能級較低的貴金屬，直至它們的費米能級相同，這個過程形成的肖特基勢壘 成為捕獲光生電子的有效陷阱，從而抑制了電子與空穴的複合；(2) 過渡金屬摻雜過渡金屬的離子是電子的有效接受體，它的摻雜可在半導體表面 引入缺陷位置，捕獲導帶中的電子，減少二氧化鈦表面光生電子和空穴的複合機率；(3) 複合半導體此方法可看作一種顆粒對另一種顆粒的修飾，兩種半導體之間的能 級差能使光生電子和空穴形成有效的分離。包括簡單的組合、摻雜、多層結構和異相組 合等；(4) 外加氧化劑在反應液中加入氧化劑，這些氧化劑本身是良好的電子接受體，通 常要加入少量的02、 H202、 0:,或過硫酸鹽等電子捕獲劑，以捕獲光生電子，降低電子和 空穴的複合。這些方法都是在二氧化鈦光催化劑的製備或使用的過程中加入一定量的金屬、半導 體材料或氧化劑，提高了二氧化鈦光催化劑製備和使用的成本，而且工藝更加煩瑣複雜。 發明內容本發明的目的是提供一種低溫常壓等離子體改性負載型二氧化鈦光催化劑的製備 方法，該方法工藝簡單，易於操作，既可在實驗室操作，也可用於工業規模生產。製得 的二氧化鈦光催化劑薄膜透光性好，在實際使用過程中使用單一光源即可使載玻片基體 兩面的薄膜起到催化作用，無需在兩面分別安裝光源，為降低能耗，提高使用效率提供 了新的途徑。一種低溫常壓等離子體改性負載型二氧化鈦光催化劑的製備方法，包括以下步驟 (1)納米二氧化鈦溶膠的製備將異丙醇緩慢滴加到鈦酸四正丁酯中，劇烈攪拌20 —60min，隨後加入蒸餾水進行水解反應，其物料摩爾比為鈦酸四正丁酯異丙醇水 =1:30 80:2，在劇烈攪拌條件下，加入抑制劑二乙醇胺和穩定劑乙醯丙酮，即製得淡 黃色的納米二氧化鈦溶膠；
(2) 負載型納米二氧化鈦光催化劑薄膜的製備用潔淨的石英載玻片為基體從上述二 氧化鈦溶膠中採用浸漬提拉法製備，溼膜在10(TC的烘箱中烘乾5 — 20min;
(3) 負載型納米二氧化鈦光催化劑薄膜低溫常壓等離子體改性及製備在低溫常壓等 離子體環境下將上述製備的薄膜處理2 — 10min，載玻片表面距等離子體噴頭15mm，然 後在馬弗爐中以2K'min —'的升溫速度升溫至400 — 500'C，保溫1. 5 2. 5h。取出自然冷 卻至室溫，即製得低溫常壓等離子體表面改性的負載型納米二氧化鈦薄膜；
(4) 脫色率和COD去除率的測定取一定量的活性黃Cibacron Yellow C-2R染料的染 色廢水樣品，放入經過等離子體處理的二氧化鈦光催化劑薄膜載玻片，在125W紫外光 源下照射15min，取出樣品後，分別採用分光光度法和微波消解法測定樣品的吸光度和 COD值。
所述步驟(1)中的鈦酸四正丁酯與異丙醇和水的物料摩爾比=1:30 80:2; 所述步驟(l)中的抑制劑二乙醇胺是在水解反應之前加入，並劇烈攪拌30—60min， 再進行水解反應；穩定劑乙醯丙酮是在水解反應完成後加入，並劇烈攪拌30 — 60min。 所述歩驟(2)中的石英載玻片需經過酸洗、鹼洗、超聲震蕩及蒸餾水浸泡才可使用。
所述步驟(2)中的提拉速度為0.5 4.0誦's '。 本發明的有益效果
(1) 經過等離子體改性處理的二氧化鈦光催化劑比未經過改性處理的在光催化性能上 有一定的提高，在紫外光源照射下處理染料廢水，脫色率和COD去除率分別有一定程度 的提高，並隨著紫外光照射時間的延長，其脫色率和COD去除率會進一步提高；(2) 經過等離子體改性處理的二氧化鈦光催化劑，光響應範圍擴大，能吸收波長更大的 光進行光催化反應，提高光源的利用率，降低對光源的要求。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一歩的闡述，應理解，這些實施例僅用於說明本 發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領 域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價同樣落於本申請所附權利要求書 所限定的範圍。
實施例1(1) 納米二氧化鈦溶膠的製備將異丙醇緩慢滴加到鈦酸四正丁酯中，劇烈攪拌20 — 60min，隨後加入蒸餾水進行水解反應，在劇烈攪拌條件下，加入抑制劑二乙醇胺和穩 定劑乙醯丙酮，即製得淡黃色的納米二氧化鈦溶膠；(2) 納米二氧化鈦光催化劑薄膜的製備用潔淨的石英載玻片為基體從上述二氧化鈦 溶膠中採用浸漬提拉法製備，溼膜在IO(TC的烘箱中烘乾5 — 20min;(3) 負載型納米二氧化鈦光催化劑薄膜的製備在低溫常壓等離子體環境下將上述制 備的薄膜處理2 — 10min，載玻片表面距等離子體噴頭15mm，然後在馬弗爐中以2K，in —' 的升溫速度升溫至400 — 50(TC，保溫1.5 2. 5h。取出自然冷卻至室溫，即製得低溫常 壓等離子體表面改性的負載型納米二氧化鈦薄膜；(4) 脫色率和COD去除率的測定取活性黃Cibacron Yellow C-2R染料的染色廢水樣 品，放入經過等離子體處理的二氧化鈦光催化劑薄膜載玻片，在125W紫外光源下照射 15mirv，取出樣品後，分別採用分光光度法和微波消解法測定樣品的吸光度和COD值， 計算反應後的脫色率和COD去除率，其中脫色率二(卜A,/ A。)X100°/。， A,是處理後染料 廢水在其最大吸收波長處的吸光度，A。是染料廢水原液在其最大吸收波長處的吸光度； CODcr去除率(％) = (1 —C0D,/C0D。) X 100%， C0D。是染料廢水原液的C0Do， C0D,是處理後 染料廢水的C0D^ 。
權利要求
1.一種低溫常壓等離子體改性負載型二氧化鈦光催化劑的製備方法，包括以下步驟(1)納米二氧化鈦溶膠的製備將異丙醇緩慢滴加到鈦酸四正丁酯中，劇烈攪拌20-60min，隨後加入蒸餾水進行水解反應，在劇烈攪拌條件下，加入抑制劑二乙醇胺和穩定劑乙醯丙酮，即得制淡黃色的納米二氧化鈦溶膠；(2)負載型納米二氧化鈦光催化劑薄膜的製備用潔淨的石英載玻片為基體從上述二氧化鈦溶膠中採用浸漬提拉法製備，溼膜在100℃的烘箱中烘乾5-20min；(3)負載型納米二氧化鈦光催化劑薄膜的低溫常壓等離子體改性及製備在低溫常壓等離子體環境下將上述製備的薄膜處理2-10min，載玻片表面距等離子體噴頭15mm，然後在馬弗爐中以2K·min-1的升溫速度升溫至400-500℃，保溫1.5～2.5h。取出自然冷卻至室溫，即製得低溫常壓等離子體表面改性的負載型納米二氧化鈦薄膜；(4)脫色率和COD去除率的測定取活性黃Cibacron Yellow C-2R染料的染色廢水樣品，放入經過等離子體處理的二氧化鈦光催化劑薄膜載玻片，在125W紫外光源下照射15min，取出樣品後，分別採用分光光度法和微波消解法測定樣品的吸光度和COD值。
2. 根據權利要求1所述的一種低溫常壓等離子體改性負載型二氧化鈦光催化劑的製備 方法，其特徵在於，所述步驟(1)中鈦酸四正丁酯與異丙醇和水的物料摩爾比1:30 80:2;
3. 根據權利要求1所述的一種低溫常壓等離子體改性負載型二氧化鈦光催化劑的製備 方法，其特徵在於，所述步驟(1)中抑制劑二乙醇胺在水解反應之前加入，並劇烈攪 拌30—60min，再進行水解反應；穩定劑乙醯丙酮在水解反應完成後加入，並劇烈攪拌 30—60min。
4. 根據權利要求1所述的一種低溫常壓等離子體改性負載型二氧化鈦光催化劑的製備 方法，其特徵在於，所述歩驟(2)中製備過程中所使用的石英載玻片經過酸洗、鹼洗、 超聲震蕩及蒸餾水浸泡。
5. 根據權利要求1所述的一種低溫常壓等離子體改性負載型二氧化鈦光催化劑的製備 方法，其特徵在，所述歩驟(2)中提拉速度為0.5 4.0 ,*s —'。
全文摘要
本發明涉及一種等離子體改性負載型二氧化鈦光催化劑的製備方法，包括(1)將異丙醇緩慢滴加到鈦酸四正丁酯中，劇烈攪拌20-60min，加入蒸餾水水解反應，在加入抑制劑二乙醇胺和穩定劑乙醯丙酮，即得制淡黃色的納米二氧化鈦溶膠；(2)負載型納米二氧化鈦光催化劑薄膜的製備(3)負載型納米二氧化鈦光催化劑薄膜的低溫常壓等離子體改性及製備(4)脫色率和COD去除率的測定。本發明工藝簡單易行、光催化性能高、在使用過程中能耗低、無選擇性礦化、降解完全，並且價廉、無二次汙染、可長期重複使用。
文檔編號B01J21/00GK101157020SQ200710047458
公開日2008年4月9日 申請日期2007年10月26日 優先權日2007年10月26日
發明者何瑾馨, 陽 夏, 晴 秦 申請人:東華大學