專利名稱：大顆粒表面負(fù)載納米晶二氧化鈦光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大顆粒表面負(fù)載納米晶二氧化鈦光催化劑的制備方法，屬化學(xué)化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的制備負(fù)載型光催化劑的方法主要有三類(1)利用溶膠凝膠直接在載體表面制備TiO2薄膜的方法；(2)利用納米粉體分散成懸浮液，負(fù)載在載體表面的方法；(3)利用無(wú)機(jī)和有機(jī)膠把納米光催化劑負(fù)載在絲網(wǎng)上的方法。其中在方法(1)中由于采用溶膠凝膠法制備的TiO2光催化劑薄膜，無(wú)孔結(jié)構(gòu)，比表面小，活性很差。方法(2)制備的光催化劑由于二次粒子與基底材料的結(jié)合很松散，催化劑很容易脫落，實(shí)用化較困難。方法(3)制備的催化劑，由于無(wú)機(jī)和有機(jī)膠對(duì)納米催化劑的包裹作用，光催化效率低，其結(jié)合強(qiáng)度也差。此外，有機(jī)膠還會(huì)出現(xiàn)紫外光分解現(xiàn)象。
一般制備均使用片狀材料如金屬片，玻璃片或玻璃球等作為載體，在光催化劑使用過(guò)程中，存在有效受光面積小，流體與光催化劑的接觸面積小以及氣阻大不適合高空速反應(yīng)的缺點(diǎn)。在一般的制備中不加過(guò)渡層，使得負(fù)載光催化劑容易和基底材料的結(jié)合強(qiáng)度不好，此外基底材料擴(kuò)散進(jìn)光催化劑內(nèi)部使催化劑活性降低以及不容易形成活性晶相結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。目前實(shí)用的光催化劑基本采用蜂窩陶瓷作為載體，以克服片狀和顆粒狀載體在實(shí)用化方面的困難，但陶瓷載體存在的問(wèn)題有(1)價(jià)格高，機(jī)械強(qiáng)度弱，易破碎；(2)是鋼性結(jié)構(gòu)，很難制備成特殊結(jié)構(gòu)和形狀的催化劑組件；(3)制備技術(shù)復(fù)雜，難以制備大面積載體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研究一種大顆粒表面負(fù)載納米晶二氧化鈦光催化劑的制備方法，通過(guò)大顆粒的骨架結(jié)構(gòu)，可以解決光利用效率，提高光、流體和催化劑的有效作用面積以及降低氣阻提高空速的問(wèn)題。通過(guò)過(guò)渡層和納米化可以來(lái)克服結(jié)合強(qiáng)度差以及低活性的缺點(diǎn)。通過(guò)骨架材料的選擇可以制備成本低，工藝簡(jiǎn)單，面積大，強(qiáng)度高。同樣也可以做成不同形狀的柔性的光催化劑組件。
本發(fā)明提出的大顆粒表面負(fù)載納米晶二氧化鈦光催化劑的制備方法，包括以下步驟(1)制備過(guò)渡層溶膠以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液中各成分的體積比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶8-12∶0.1-0.15∶0.05-0.06配成溶液，四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐校偌尤攵掖及纷鳛榉€(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中，這樣能得到淡黃色均勻透明的溶液。密閉靜置3-7天進(jìn)行成膠化，得到具有一定粘度的透明溶膠。
(2)制備活性層溶膠以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液中各成分的體積比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶8-12∶0.1-0.15∶0.05-0.06配成溶液。四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐?，再加入二乙醇胺作為穩(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯Ti(OBu)4溶液滴加到上述混合溶液中，這樣能得到淡黃色均勻透明的溶液。最后再在該溶液中加入有機(jī)添加劑作為造孔劑，造孔劑為聚乙二醇或十八胺等，造孔劑的加入量與前驅(qū)體溶液中乙醇的質(zhì)量比為造孔劑∶乙醇＝1％-30％∶1，密閉靜置3-7天進(jìn)行成膠化，得到具有一定粘度的透明溶膠。
或以四氯化鈦為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液中各成分的體積比為四氯化鈦∶乙醇∶水＝1∶8-12∶0.08-0.15，加入順序首先將水加入乙醇溶液中，再滴加四氯化鈦形成淺黃色透明溶液，最后再在該溶液中加入有機(jī)添加劑作為造孔劑，造孔劑為聚乙二醇或十八胺等，造孔劑的加入量與前驅(qū)體溶液中乙醇的質(zhì)量比為造孔劑∶乙醇＝1％-30％∶1，密閉靜置3-7天進(jìn)行成膠化，得到具有一定粘度的透明溶膠。
(3)過(guò)渡層的制備利用提拉鍍膜的方法將上述第一步制備的過(guò)渡層溶膠涂覆于經(jīng)清洗以及表面粗糙化處理的大顆粒狀載體上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)甩去多余的溶膠，可以通過(guò)調(diào)節(jié)溶膠的粘度以及提拉次數(shù)來(lái)控制薄膜層的厚度。得到的濕凝膠薄膜經(jīng)過(guò)冷風(fēng)干燥后，以2-5℃/min的升溫速率于空氣氛中在250-500℃下保溫0.5-3h小時(shí)，形成TiO2薄膜。為了保證過(guò)渡層薄膜的均勻性和致密性，最后制備好的過(guò)渡層的厚度控制在50-250納米。
(4)活性光催化劑層的制備利用提拉鍍膜的方法將上述第二步制備的活性層溶膠涂覆于大顆粒狀載體或已經(jīng)鍍有過(guò)渡層的大顆粒狀載體上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)甩去多余的溶膠，可以通過(guò)調(diào)節(jié)溶膠的粘度以及提拉次數(shù)來(lái)控制薄膜層的厚度。得到的濕凝膠薄膜經(jīng)過(guò)冷風(fēng)干燥后，以2-5℃/min的升溫速率于空氣氛中在250-500℃下保溫0.5-3h小時(shí)，形成TiO2薄膜。為了保證過(guò)渡層薄膜的均勻性和致密性，最后制備好的過(guò)渡層的厚度控制在50-250納米。通過(guò)3-6次提拉，活性層的厚度控制在300-600納米。
以上制備所得的過(guò)渡層，活性層都具有光催化活性，都能起到光催化效果，其區(qū)別在于活性層的光催化效率相對(duì)較高；而加過(guò)渡層的活性層與基底的結(jié)合強(qiáng)度更好，而且由于過(guò)渡層的阻擋，基底材料對(duì)催化劑層的擴(kuò)散減小，使得催化劑層更易成晶完善，活性提高。
上述方法中，也可以用制備活性層懸浮液來(lái)代替活性層溶膠。具體過(guò)程如下將粒徑為5-50nm的納米二氧化鈦粉體與去離子水按1-5％質(zhì)量百分比濃度配成懸浮液，按每500ml懸浮液滴加入2mol/L濃度的硝酸0.5-2ml，然后在40-80℃的條件下加熱回流2-24小時(shí)，制備成納米二氧化鈦粉體懸浮液。用此懸浮液在大顆粒狀載體或已經(jīng)鍍有過(guò)渡層的大顆粒狀載體上進(jìn)行提拉，旋轉(zhuǎn)甩去多余懸浮液，冷風(fēng)干燥，再在空氣氣氛中于250-500℃下熱處理0.5-3小時(shí)，形成TiO2粉體附著型光催化劑。
利用本發(fā)明的方法制備出的大顆粒骨架結(jié)構(gòu)納米TiO2薄膜型，粉體附著型光催化劑具有結(jié)合強(qiáng)度高，氣阻小，分離方便以及光催化效率高以及高活性等優(yōu)點(diǎn)。在整個(gè)制備方法中，原料價(jià)廉，工藝簡(jiǎn)單，因此降低了產(chǎn)品成本，具有很高的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一(1)過(guò)渡層溶膠的配制以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液的配比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶8∶0.1∶0.05(體積比)配成溶液。四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐?，再加入二乙醇胺作為穩(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中，這樣能得到淡黃色均勻透明的溶液。密閉靜置3天進(jìn)行成膠化，得到具有一定粘度的透明溶膠。
(2)在室溫下，用清洗劑清洗玻璃球表面的油污，再用4％HF溶液對(duì)玻璃球表面進(jìn)行粗糙化處理，用去離子水清洗，烘干。將玻璃球浸入過(guò)渡層溶膠中，然后以20cm/min的速度提拉，離心甩去附著在顆粒表面的多余溶膠，自然干燥。然后重新浸入過(guò)渡層溶膠液中，然后以20cm/min的速度提拉，甩去附著在表面的多余溶膠，自然干燥。重復(fù)該過(guò)程，制備2層過(guò)渡層。最后在加熱爐中，400℃煅燒，形成最終的過(guò)渡層薄膜。俄歇電子能譜研究表明基底材料和過(guò)渡層薄膜存在物理擴(kuò)散和化學(xué)結(jié)合，具有良好的結(jié)合性能。過(guò)渡層的厚度控制在200納米實(shí)施例二(1)過(guò)渡層溶膠的配制以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液的配比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶10∶0.12∶0.055(體積比)配成溶液。四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐?，再加入二乙醇胺作為穩(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中，這樣能得到淡黃色均勻透明的溶液。密閉靜置5天進(jìn)行成膠化，得到具有一定粘度的透明溶膠。
(2)活性懸浮液的配制將1g納米二氧化鈦粉體加入50ml去離子水中，再加入2mol/l的硝酸約3-4滴，在50℃保溫條件下攪拌24小時(shí)，得到活性懸浮液。
(3)在室溫下，用清洗劑清洗玻璃球表面的油污，再用4％HF溶液對(duì)玻璃球表面進(jìn)行粗糙化處理，用去離子水清洗，烘干。將玻璃球浸入過(guò)渡層溶膠中，然后以20cm/min的速度提拉，離心甩去附著在顆粒表面的多余溶膠，自然干燥。然后重新浸入過(guò)渡層溶膠液中，然后以20cm/min的速度提拉，甩去附著在表面的多余溶膠，自然干燥。重復(fù)該過(guò)程，制備3層過(guò)渡層。最后在加熱爐中，300℃煅燒，形成最終的過(guò)渡層薄膜。
(4)將預(yù)鍍TiO2過(guò)渡層的玻璃球浸入上述配制的懸浮液中，然后以10cm/min的速度提拉，離心去掉附著在顆粒表面的液體，自然干燥。然后重新浸入活性懸浮液中，然后以10cm/min的速度提拉，離心甩去附著在顆粒表面的液體，自然干燥。重復(fù)該過(guò)程，制備4層活性層。最后在加熱爐中，250℃煅燒，形成最終的TiO2粉體附著型光催化劑。電鏡研究結(jié)果表明該催化劑具有良好的結(jié)合狀態(tài)；光催化性能評(píng)價(jià)表明，該催化劑具有很高的催化活性。
實(shí)施例三(1)過(guò)渡層溶膠的配制以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液的配比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶12∶0.15∶0.06(體積比)配成溶液。四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐校偌尤攵掖及纷鳛榉€(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中，這樣能得到淡黃色均勻透明的溶液。密閉靜置7天進(jìn)行成膠化，得到具有一定粘度的透明溶膠。
(2)活性層溶膠的配制以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液的配比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶12∶0.15∶0.06(體積比)配成溶液。四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐?，再加入二乙醇胺作為穩(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中，這樣能得到淡黃色均勻透明的溶液。最后再在該溶液中添加質(zhì)量比15％的PEG400作為有機(jī)添加劑，密閉靜置7天進(jìn)行成膠化，得到具有一定粘度的透明溶膠。
(3)在室溫下，用清洗劑清洗玻璃球表面的油污，再用4％HF溶液對(duì)玻璃球表面進(jìn)行粗糙化處理，用去離子水清洗，烘干。將玻璃球浸入過(guò)渡層溶膠中，然后以10cm/min的速度提拉，離心甩去附著在顆粒表面的多余溶膠，自然干燥。然后重新浸入過(guò)渡層溶膠液中，然后以10cm/min的速度提拉，甩去附著在表面的多余溶膠，自然干燥。重復(fù)該過(guò)程，制備3層過(guò)渡層。最后在加熱爐中，400℃煅燒，形成最終的過(guò)渡層薄膜。
(4)將預(yù)鍍TiO2過(guò)渡層的玻璃球浸入上述活性溶膠中，然后以10cm/min的速度提拉，離心去掉附著在顆粒表面的溶膠，自然干燥。然后重新浸入活性溶膠液中，然后以10cm/min的速度提拉，離心甩去附著在顆粒表面的溶膠，自然干燥。重復(fù)該過(guò)程，制備4層活性層。最后在加熱爐中，400℃煅燒2小時(shí)，形成最終的TiO2薄膜光催化劑。電鏡研究結(jié)果表明該催化劑薄膜具有良好的結(jié)合狀態(tài)，XRD表明具有銳鈦礦結(jié)構(gòu)。光催化性能評(píng)價(jià)表明，該催化劑具有很高的催化活性。活性層的厚度控制在450納米。
實(shí)施例四(1)過(guò)渡層溶膠的配制以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液的配比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶10∶0.12∶0.055(體積比)配成溶液。四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐?，再加入二乙醇胺作為穩(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中，這樣能得到淡黃色均勻透明的溶液。密閉靜置5天進(jìn)行成膠化，得到具有一定粘度的透明溶膠。
(2)活性層溶膠的配制以四氯化鈦為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液的配比為四氯化鈦∶乙醇∶水＝1∶10∶0.12(體積比)。加入順序首先將水加入乙醇溶液中，再滴加四氯化鈦形成淺黃色透明溶液，最后在該溶液中添加質(zhì)量比為8％的PEG400，密閉靜置5天進(jìn)行成膠化，得到具有一定粘度的透明溶膠。
(3)在室溫下，用清洗劑清洗玻璃球表面的油污，再用4％HF溶液對(duì)玻璃球表面進(jìn)行粗糙化處理，用去離子水清洗，烘干。將玻璃球浸入過(guò)渡層溶膠中，然后以20cm/min的速度提拉，離心甩去附著在顆粒表面的多余溶膠，自然干燥。然后重新浸入過(guò)渡層溶膠液中，然后以20cm/min的速度提拉，甩去附著在表面的多余溶膠，自然干燥。重復(fù)該過(guò)程，制備4層過(guò)渡層。最后在加熱爐中，400℃煅燒，形成最終的過(guò)渡層薄膜。
(4)將預(yù)鍍TiO2過(guò)渡層的大顆粒玻璃球載體浸入上述活性溶膠中，然后以200cm/min快速提拉，1500rpm高速離心去掉附著在顆粒表面的溶膠，自然干燥。再經(jīng)300℃煅燒30分鐘。然后重新浸入活性溶膠液中，重復(fù)鍍膜過(guò)程，制備4層活性層。最后在加熱爐中，500℃煅燒1小時(shí)，形成最終的TiO2薄膜光催化劑。電鏡研究結(jié)果表明該催化劑薄膜具有良好的結(jié)合狀態(tài)，XRD表明具有銳鈦礦結(jié)構(gòu)。光催化性能評(píng)價(jià)表明，該催化劑具有很高的催化活性?；钚詫拥暮穸瓤刂圃?30納米。
實(shí)施例五(1)過(guò)渡層溶膠的配制以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液的配比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶8∶0.10∶0.05(體積比)配成溶液。四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐校偌尤攵掖及纷鳛榉€(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中，這樣能得到淡黃色均勻透明的溶液。密閉靜置3天進(jìn)行成膠化，得到具有一定粘度的透明溶膠。
(2)活性層溶膠的配制以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液的配比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶8∶0.10∶0.05(體積比)配成溶液。四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐?，再加入二乙醇胺作為穩(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中，這樣能得到淡黃色均勻透明的溶液。最后再在該溶液中添加質(zhì)量比8％的PEG400作為有機(jī)添加劑，密閉靜置5天進(jìn)行成膠化，得到具有一定粘度的透明溶膠。
(3)在室溫下，用清洗劑清洗大顆粒陶瓷表面的油污，用去離子水清洗，烘干。將大顆粒陶瓷浸入過(guò)渡層溶膠中，然后以20cm/min的速度提拉，離心甩去附著在顆粒表面的多余溶膠，自然干燥。然后重新浸入過(guò)渡層溶膠液中，然后以20cm/min的速度提拉，甩去附著在表面的多余溶膠，自然干燥。重復(fù)該過(guò)程，制備3層過(guò)渡層。最后在加熱爐中，450℃煅燒，形成最終的過(guò)渡層薄膜。
(4)將預(yù)鍍TiO2過(guò)渡層的大顆粒陶瓷載體浸入上述活性溶膠中，然后以20cm/min的速度提拉，離心去掉附著在顆粒表面的溶膠，自然干燥。再經(jīng)300℃煅燒30分鐘。然后重新浸入活性溶膠液中，重復(fù)鍍膜過(guò)程，制備4層活性層。最后在加熱爐中，450℃煅燒2小時(shí)，形成最終的TiO2薄膜光催化劑。電鏡研究結(jié)果表明該催化劑薄膜具有良好的結(jié)合狀態(tài)，XRD表明具有銳鈦礦結(jié)構(gòu)。光催化性能評(píng)價(jià)表明，該催化劑具有很高的催化活性?；钚詫拥暮穸瓤刂圃?00納米。
權(quán)利要求
1.一種大顆粒表面負(fù)載納米晶二氧化鈦薄膜光催化劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)制備過(guò)渡層溶膠以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液中各成分的體積比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶8-12∶0.1-0.15∶0.05-0.06配成溶液，四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐?，再加入二乙醇胺作為穩(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中，密閉靜置3-7天進(jìn)行成膠化，得到透明溶膠；(2)制備活性層溶膠以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液中各成分的體積比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶8-12∶0.1-0.15∶0.05-0.06配成溶液，四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐?，再加入二乙醇胺作為穩(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中，最后再在該溶液中加入有機(jī)添加劑作為造孔劑，造孔劑為聚乙二醇或十八胺等，造孔劑的加入量與前驅(qū)體溶液中乙醇的質(zhì)量比為造孔劑∶乙醇＝1％-30％∶1，密閉靜置3-7天進(jìn)行成膠化，得到透明溶膠；或以四氯化鈦為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液中各成分的體積比為四氯化鈦∶乙醇∶水＝1∶8-12∶0.08-0.15，加入順序首先將水加入乙醇溶液中，再滴加四氯化鈦形成淺黃色透明溶液，最后再在該溶液中加入有機(jī)添加劑作為造孔劑，造孔劑為聚乙二醇或十八胺等，造孔劑的加入量與前驅(qū)體溶液中乙醇的質(zhì)量比為造孔劑∶乙醇＝1％-30％∶1。密閉靜置3-7天進(jìn)行成膠化，得到透明溶膠；(3)過(guò)渡層的制備利用提拉鍍膜的方法將上述第一步制備的過(guò)渡層溶膠涂覆于經(jīng)清洗以及表面粗糙化處理的大顆粒狀載體上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)甩去多余的溶膠，通過(guò)調(diào)節(jié)溶膠的粘度以及提拉次數(shù)來(lái)控制薄膜層的厚度，得到的濕凝膠薄膜經(jīng)過(guò)冷風(fēng)干燥后，以2-5℃/min的升溫速率于空氣氛中在250-500℃下保溫0.5-3h小時(shí)，形成TiO2薄膜，過(guò)渡層的厚度為50-250納米；(4)活性光催化劑層的制備利用提拉鍍膜的方法將上述第二步制備的活性層溶膠涂覆于大顆粒狀載體或已經(jīng)鍍有過(guò)渡層的大顆粒狀載體上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)甩去多余的溶膠，通過(guò)調(diào)節(jié)溶膠的粘度以及提拉次數(shù)來(lái)控制薄膜層的厚度，得到的濕凝膠薄膜經(jīng)過(guò)冷風(fēng)干燥后，以2-5℃/min的升溫速率于空氣氛中在250-500℃下保溫0.5-3h小時(shí)，形成TiO2薄膜，活性層的厚度為300-600納米。
2.一種大顆粒表面負(fù)載納米晶二氧化鈦粉體附著型光催化劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)制備過(guò)渡層溶膠以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液中各成分的體積比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶8-12∶0.1-0.15∶0.05-0.06配成溶液，四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐?，再加入二乙醇胺作為穩(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中，密閉靜置3-7天進(jìn)行成膠化，得到透明溶膠；(2)制備活性層溶膠將粒徑為5-50nm的納米二氧化鈦粉體與去離子水按1-5％質(zhì)量百分比濃度配成懸浮液，按每500ml懸浮液滴加入2mol/L濃度的硝酸0.5-2ml，然后在40-80℃的條件下加熱回流2-24小時(shí)，制備成納米二氧化鈦粉體懸浮液；(3)過(guò)渡層的制備利用提拉鍍膜的方法將上述第一步制備的過(guò)渡層溶膠涂覆于經(jīng)清洗以及表面粗糙化處理的大顆粒狀載體上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)甩去多余的溶膠，通過(guò)調(diào)節(jié)溶膠的粘度以及提拉次數(shù)來(lái)控制薄膜層的厚度，得到的濕凝膠薄膜經(jīng)過(guò)冷風(fēng)干燥后，以2-5℃/min的升溫速率于空氣氛中在250-500℃下保溫0.5-3h小時(shí)，形成TiO2薄膜，過(guò)渡層的厚度為50-250納米；(4)活性光催化劑層的制備用上述第二步制備的活性懸浮液在大顆粒狀載體或已經(jīng)鍍有上述第三步制備的過(guò)渡層的大顆粒狀載體上進(jìn)行提拉，旋轉(zhuǎn)甩去多余懸浮液，冷風(fēng)干燥，再在空氣氣氛中于250-500℃下熱處理0.5-3小時(shí)，形成TiO2粉體附著型光催化劑。
3.一種大顆粒表面負(fù)載納米晶二氧化鈦薄膜光催化劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體，前驅(qū)體溶液中各成分的體積比為鈦酸正丁酯∶乙醇∶二乙醇胺∶水＝1∶8-12∶0.1-0.15∶0.05-0.06配成溶液，四種物質(zhì)的加入順序?yàn)槭紫葘⑺尤胍掖既芤褐?，再加入二乙醇胺作為穩(wěn)定劑，然后將鈦酸正丁酯溶液滴加到上述混合溶液中密閉靜置3-7天進(jìn)行成膠化，得到透明溶膠；(2)利用提拉鍍膜的方法將上述第一步制備的過(guò)渡層溶膠涂覆于經(jīng)清洗以及表面粗糙化處理的大顆粒狀載體上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)甩去多余的溶膠，通過(guò)調(diào)節(jié)溶膠的粘度以及提拉次數(shù)來(lái)控制薄膜層的厚度，得到的濕凝膠薄膜經(jīng)過(guò)冷風(fēng)干燥后，以2-5℃/min的升溫速率于空氣氛中在250-500℃下保溫0.5-3h小時(shí)，形成TiO2薄膜光催化劑，其厚度為50-250納米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大顆粒表面負(fù)載納米晶二氧化鈦光催化劑的制備方法，首先以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體制備過(guò)渡層溶膠，制備以鈦酸正丁酯為前驅(qū)體的活性層溶膠，利用提拉鍍膜的方法將過(guò)渡層溶膠涂覆于大顆粒狀載體上，得到的濕凝膠薄膜經(jīng)過(guò)冷風(fēng)干燥后，煅燒，形成TiO
文檔編號(hào)B01J37/00GK1408473SQ0114190
公開日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2001年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月21日
發(fā)明者朱永法, 何俁 申請(qǐng)人:清華大學(xué)