專利名稱：一種低溫常壓等離子體改性負(fù)載型二氧化鈦光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬環(huán)境污染治理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低溫常壓等離子體改性負(fù)載型二 氧化鈦光催化劑的制備方法。
技術(shù)背景光催化氧化法是近幾十年發(fā)展起來的一項污染治理新技術(shù)，是一種具有很強(qiáng)氧化能 力的深度氧化技術(shù)。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(diǎn)，二氧化鈦光催化劑的修飾和改性為進(jìn)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(dǎo)體表面與貴金屬接觸時，光生電子從費(fèi)米能級較高的n-半導(dǎo)體轉(zhuǎn)移到費(fèi)米能級較低的貴金屬，直至它們的費(fèi)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復(fù)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(dǎo)體表面 引入缺陷位置，捕獲導(dǎo)帶中的電子，減少二氧化鈦表面光生電子和空穴的復(fù)合幾率；(3) 復(fù)合半導(dǎo)體此方法可看作一種顆粒對另一種顆粒的修飾，兩種半導(dǎo)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(jié)構(gòu)和異相組 合等；(4) 外加氧化劑在反應(yīng)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 空穴的復(fù)合。這些方法都是在二氧化鈦光催化劑的制備或使用的過程中加入一定量的金屬、半導(dǎo) 體材料或氧化劑，提高了二氧化鈦光催化劑制備和使用的成本，而且工藝更加煩瑣復(fù)雜。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種低溫常壓等離子體改性負(fù)載型二氧化鈦光催化劑的制備 方法，該方法工藝簡單，易于操作，既可在實驗室操作，也可用于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。制得 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(fù)載型二氧化鈦光催化劑的制備方法，包括以下步驟 (1)納米二氧化鈦溶膠的制備將異丙醇緩慢滴加到鈦酸四正丁酯中，劇烈攪拌20 —60min，隨后加入蒸餾水進(jìn)行水解反應(yīng)，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(wěn)定劑乙酰丙酮，即制得淡 黃色的納米二氧化鈦溶膠；
(2) 負(fù)載型納米二氧化鈦光催化劑薄膜的制備用潔凈的石英載玻片為基體從上述二 氧化鈦溶膠中采用浸漬提拉法制備，濕膜在10(TC的烘箱中烘干5 — 20min;
(3) 負(fù)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制備在低溫常壓等 離子體環(huán)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 后在馬弗爐中以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，即制得低溫常壓等離子體表面改性的負(fù)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(jīng)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，取出樣品后，分別采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(yīng)之前加入，并劇烈攪拌30—60min， 再進(jìn)行水解反應(yīng)；穩(wěn)定劑乙酰丙酮是在水解反應(yīng)完成后加入，并劇烈攪拌30 — 60min。 所述歩驟(2)中的石英載玻片需經(jīng)過酸洗、堿洗、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(fā)明的有益效果
(1) 經(jīng)過等離子體改性處理的二氧化鈦光催化劑比未經(jīng)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，并隨著紫外光照射時間的延長，其脫色率和COD去除率會進(jìn)一步提高；(2) 經(jīng)過等離子體改性處理的二氧化鈦光催化劑，光響應(yīng)范圍擴(kuò)大，能吸收波長更大的 光進(jìn)行光催化反應(yīng)，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(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一歩的闡述，應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本 發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價同樣落于本申請所附權(quán)利要求書 所限定的范圍。
實施例1(1) 納米二氧化鈦溶膠的制備將異丙醇緩慢滴加到鈦酸四正丁酯中，劇烈攪拌20 — 60min，隨后加入蒸餾水進(jìn)行水解反應(yīng)，在劇烈攪拌條件下，加入抑制劑二乙醇胺和穩(wěn) 定劑乙酰丙酮，即制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制備用潔凈的石英載玻片為基體從上述二氧化鈦 溶膠中采用浸漬提拉法制備，濕膜在IO(TC的烘箱中烘干5 — 20min;(3) 負(fù)載型納米二氧化鈦光催化劑薄膜的制備在低溫常壓等離子體環(huán)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，然后在馬弗爐中以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，即制得低溫常 壓等離子體表面改性的負(fù)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(jīng)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，取出樣品后，分別采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(yīng)后的脫色率和COD去除率，其中脫色率二(卜A,/ A。)X100°/。， A,是處理后染料 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,是處理后 染料廢水的C0D^ 。
權(quán)利要求
1.一種低溫常壓等離子體改性負(fù)載型二氧化鈦光催化劑的制備方法，包括以下步驟(1)納米二氧化鈦溶膠的制備將異丙醇緩慢滴加到鈦酸四正丁酯中，劇烈攪拌20-60min，隨后加入蒸餾水進(jìn)行水解反應(yīng)，在劇烈攪拌條件下，加入抑制劑二乙醇胺和穩(wěn)定劑乙酰丙酮，即得制淡黃色的納米二氧化鈦溶膠；(2)負(fù)載型納米二氧化鈦光催化劑薄膜的制備用潔凈的石英載玻片為基體從上述二氧化鈦溶膠中采用浸漬提拉法制備，濕膜在100℃的烘箱中烘干5-20min；(3)負(fù)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制備在低溫常壓等離子體環(huán)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，然后在馬弗爐中以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，即制得低溫常壓等離子體表面改性的負(fù)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(jīng)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，取出樣品后，分別采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(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫常壓等離子體改性負(fù)載型二氧化鈦光催化劑的制備 方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫常壓等離子體改性負(fù)載型二氧化鈦光催化劑的制備 方法，其特征在于，所述步驟(1)中抑制劑二乙醇胺在水解反應(yīng)之前加入，并劇烈攪 拌30—60min，再進(jìn)行水解反應(yīng)；穩(wěn)定劑乙酰丙酮在水解反應(yīng)完成后加入，并劇烈攪拌 30—60min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫常壓等離子體改性負(fù)載型二氧化鈦光催化劑的制備 方法，其特征在于，所述歩驟(2)中制備過程中所使用的石英載玻片經(jīng)過酸洗、堿洗、 超聲震蕩及蒸餾水浸泡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫常壓等離子體改性負(fù)載型二氧化鈦光催化劑的制備 方法，其特征在，所述歩驟(2)中提拉速度為0.5 4.0 ,*s —'。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等離子體改性負(fù)載型二氧化鈦光催化劑的制備方法，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(yīng)，在加入抑制劑二乙醇胺和穩(wěn)定劑乙酰丙酮，即得制淡黃色的納米二氧化鈦溶膠；(2)負(fù)載型納米二氧化鈦光催化劑薄膜的制備(3)負(fù)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制備(4)脫色率和COD去除率的測定。本發(fā)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，并且價廉、無二次污染、可長期重復(fù)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(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者何瑾馨, 陽 夏, 晴 秦 申請人:東華大學(xué)