專利名稱：泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效光催化劑制造技術(shù)，更具體地說，它涉及一種泡沫鋁負(fù)載納米二 氧化鈦光催化體的制備方法。
技術(shù)背景納米二氧化鈦(Ti02)是一種新型的高效光催化劑，具有很強(qiáng)的氧化能力，在一定能 量的光照條件下，它不僅能將環(huán)境中的有害有機(jī)物降解為C02和H20，而且可以氧化去除大 氣中低濃度的N(k和含硫化合物(如仏S、 S02)等有毒氣體。另外，光催化劑Ti02還具有 殺菌、除臭、防霧、自潔凈等作用，可以進(jìn)一步凈化和改善我們的生活環(huán)境。納米Ti02 光催化具有能耗低、操作簡單、價(jià)廉、反應(yīng)條件溫和、無二次污染及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)， 成為近年來日益受重視的環(huán)境污染治理新技術(shù)，并受到廣泛關(guān)注，是一種很有開發(fā)前景的 環(huán)保型催化劑之一。近年來，關(guān)于納米Ti02光催化劑(包括制備方法和固定化技術(shù))及其 應(yīng)用已成為環(huán)境催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。納米Ti02光催化材料成為納米材料的研究熱點(diǎn)之 一。在光催化技術(shù)的發(fā)起國日本，光催化產(chǎn)品已經(jīng)開始普及。歐美等國家在該領(lǐng)域的發(fā)展 也非常迅速。我國有關(guān)光催化研究的起步相對較晚，但是進(jìn)展很快，已經(jīng)走在除日本之外 的亞洲國家的前面。如上海大學(xué)的施利毅博士，武漢理工大學(xué)的余家國等在納米氧化鈦光 催化材料的研究上取得了重要的進(jìn)展，為該材料的實(shí)際應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。在納米二氧化鈦高效光催化劑的早期研究中，大都以Ti02粉末與被污染水組成懸浮體 系的研究，而忽視了光催化劑的固定化研究。而懸浮體系由于存在后續(xù)分離和回收、催化 劑容易凝聚及不能重復(fù)使用等缺點(diǎn)，限制了其實(shí)際應(yīng)用，而將納米Ti02固定在某種載體上 能很好地解決這些問題。因此，如何將Ti02光催化劑負(fù)載在合適的載體上，成為光催化領(lǐng) 域迫切需要解決的問題。而這一問題的解決恰好是其應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)，意義十分重大。光催化劑Ti02的固定化方法很多，如采用溶膠一凝膠法、濺射法、化學(xué)氣相沉積法、 液相沉積法、電沉積法以及粘結(jié)劑法等，可獲得不同性能的功能性光催化薄膜并取得了一 定的進(jìn)展。但存在如成本高，光催化效率不高，不易產(chǎn)業(yè)化等缺點(diǎn)。近年來，國內(nèi)不少科 技工作者已經(jīng)認(rèn)識到將納米Ti02固定的重要性，如東北大學(xué)的孫彤，合肥工業(yè)大學(xué)的黃 新民等對納米Ti02的復(fù)合鍍進(jìn)行了較深入的研究，取得了一定的成果。但他們的工作主 要集中于薄鋼片及泡沬鎳上。眾所周知，稀有金屬Ni自然界含量低，成本很高，即使其 光催化效果好，也很難市場化。而以薄鋼片為負(fù)載，由于片狀材料的表面積相對較小，雖 然片狀材料成本較低，但其光催化效率較低，也難以實(shí)現(xiàn)市場化。中國專利申請CN0510022584. 3 (
公開日2006.06.21，公開號CN1788839A)公開了 "以泡沫鋁負(fù)載二氧化鈦的催化劑、其制備方法及其應(yīng)用"，提出將納米二氧化鈦固定在 泡沫鋁基體表面，方法是利用納米二氧化鈦分散溶液或膠體溶液或攙雜納米二氧化鈦分散 溶液或膠體溶液，通過浸泡方式在泡沫鋁表面沉積納米二氧化鈦或攙雜納米二氧化鈦，然 后經(jīng)自然風(fēng)干、并在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行加熱退火處理，其工藝復(fù)雜，而且表面的二氧化 鈦厚度較難控制，由于申請中沒有相應(yīng)的對有機(jī)物催化降解的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，無法了解其光催 化效果。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種工藝簡單、加工方便、 催化效果好的泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的 一種泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體的加工方法，其 中，在分散有納米二氧化鈦的鍍液中，以泡沫鋁基體為陽極，以設(shè)置在泡沫鋁基體兩邊的銅或鎳輔助體為陰極，陽極與兩邊的陰極之間基本等距，鍍液組成比例為純水250ml、納 米二氧化鈦2. 5±0. 2g、檸檬酸三鈉3. 75±0. 25g，次亞磷酸鈉7. 5±0. 5g，硫酸銅9. 4±0. 4g， 乙酸鈉2.5土0. 2g， 30%甜菜堿水溶液2.0±0. lml,十二垸基磺酸鈉0. 25 0. 30mg;電鍍電 壓12伏，溫度80 85'C，電鍍時(shí)間5 20分鐘。上述的泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體的加工方法中，電鍍前用超聲波對鍍液進(jìn)行 分散，時(shí)間以3 10分鐘為佳，可以提高納米二氧化鈦在溶液體系中的分散效果。上述的泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體的加工方法中，電鍍時(shí)間以8 15分鐘為 佳，時(shí)間短則納米二氧化鈦涂層厚度薄，影響催化效果。上述的泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體的加工方法中，電鍍時(shí)加攪拌，以防止納米 二氧化鈦發(fā)生沉降，影響涂層效果。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下述優(yōu)點(diǎn)(1) 本發(fā)明采用電鍍方法在泡沫鋁表面形成納米二氧化鈦涂層，工藝簡單、功效高， 形成的涂層均勻性好。(2) 本發(fā)明首次采用復(fù)合電鍍方法，將納米二氧化鈦固定于泡沫鋁表面，并且得到 了納米二氧化鈦涂層，該涂層對有機(jī)物具有良好的光催化性能，可降解溶液中的有機(jī)物和 殺滅有害細(xì)菌，具有較好的工業(yè)推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。附 圖說明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。

圖1是本發(fā)明的電鍍裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中恒溫水浴l、加熱攪拌裝置2、直流電源裝置3、溫度控制裝置4。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參閱圖1所示，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電鍍裝置，基本由恒溫水浴l，加熱攪拌裝置2、直 流電源裝置3、溫度控制裝置4組成，加熱攪拌裝置2可采用DF-2集熱式磁力加熱攪拌 器，具體操作時(shí)，按鍍液原料配比量取各組份的重量或體積，放入加熱攪拌裝置2中攪拌 分散，然后用超聲波分散3分種，溫度保持在80 85'C之間。鍍液組成比例純水250ml、納米二氧化鈦2. 3g、擰檬酸三鈉3. 5g，次亞磷酸鈉7. Og， 硫酸銅9.0g，乙酸鈉2.3g，濃度為30%甜菜堿水溶液L9ml，十二垸基磺酸鈉0. 25mg。然后取一泡沫鋁基體、兩片超薄銅或泡沫鎳輔助體，采用化學(xué)清洗的方法去除基片和 輔助體的灰塵、纖維、油脂、蛋白質(zhì)等污染物，將基片和輔助體連接上直流電源裝置3， 并使陽極與兩邊的陰極之間基本等距，施加12伏電壓進(jìn)行電鍍，電鍍時(shí)間20分鐘，通過 電子顯微鏡測試涂層厚度約為1.6ym。實(shí)施例2電鍍裝置與實(shí)施例l相同，鍍液組成比例純水250ml、納米二氧化鈦2.5g、檸檬酸 三鈉3. 75g，次亞磷酸鈉7. 5g，硫酸銅9. 4g，乙酸鈉2. 5g，濃度為30%甜菜堿水溶液2. Oml， 十二垸基磺酸鈉0. 25mg。電鍍時(shí)間10分鐘，通過電子顯微鏡測試涂層厚度約為lwm。實(shí)施例3電鍍裝置與實(shí)施例l相同，鍍液組成比例純水250ml、納米二氧化鈦2.7g、檸檬酸 三鈉4.0g，次亞磷酸鈉8.0g，硫酸銅9.8g，乙酸鈉2.7g， 30%甜菜堿水溶液2. lml，十 二烷基磺酸鈉0.30mg。電鍍時(shí)間5分鐘，通過電子顯微鏡測試涂層厚度約為0.7wm。實(shí)驗(yàn)例1用實(shí)施例2所加工的泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將催化體放入含有 有機(jī)物亞甲基藍(lán)的溶液中，用低功率(15W)紫外燈照射6小時(shí)，經(jīng)測試照射前后亞甲基 藍(lán)含量，降解率超過47%。實(shí)驗(yàn)例2在溶藻弧菌菌濁液液面下lcm附近放置實(shí)施例2加工的泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催 化體，并用高壓汞燈照射不同時(shí)間，經(jīng)過20min的高壓汞燈照射后，溶藻弧菌的殺滅率已 經(jīng)超過96%;而用高壓汞燈照射180min后，溶藻弧菌的殺滅率達(dá)到100%。表現(xiàn)出良好的 光催化性能。
權(quán)利要求
1.一種泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體的加工方法，其特征在于，在分散有納米二氧化鈦的鍍液中，以泡沫鋁基體為陽極，以設(shè)置在泡沫鋁基體兩邊的銅或鎳輔助體為陰極，陽極與兩邊的陰極之間基本等距，鍍液組成比例為純水250ml、納米二氧化鈦2.5±0.2g、檸檬酸三鈉3.75±0.25g，次亞磷酸鈉7.5±0.5g，硫酸銅9.4±0.4g，乙酸鈉2.5±0.2g，濃度為30％的甜菜堿水溶液2.0±0.1ml，十二烷基磺酸鈉0.25～0.30mg；電鍍電壓12伏，溫度80～85℃，電鍍時(shí)間5～20分鐘。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體的加工方法，其特征在 于，電鍍前用超聲波對鍍液進(jìn)行分散，時(shí)間3 10分鐘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體的加工方法，其特征在 于，電鍍時(shí)間8 15分鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體的加工方法，其特征在 于，電鍍時(shí)加攪拌。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種泡沫鋁負(fù)載納米二氧化鈦光催化體的加工方法，屬于光催化劑制造技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)方案的要點(diǎn)是在分散有納米二氧化鈦的鍍液中，以泡沫鋁基體為陽極，以設(shè)置在泡沫鋁基體兩邊的銅或鎳輔助體為陰極，陽極與兩邊的陰極之間基本等距，鍍液組成比例為純水250ml、納米二氧化鈦2.5±0.2g、檸檬酸三鈉3.75±0.25g，次亞磷酸鈉7.5±0.5g，硫酸銅9.4±0.4g，乙酸鈉2.5±0.2g，濃度為30％甜菜堿水溶液2.0±0.1ml，十二烷基磺酸鈉0.25～0.30mg；電鍍電壓12伏，溫度80～85℃，電鍍時(shí)間5～20分鐘；本發(fā)明具有工藝簡單、操作簡單、涂層厚度均勻的優(yōu)點(diǎn)，用于納米二氧化鈦光催化體的制備。
文檔編號B01J21/06GK101219372SQ200810026029
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者劉貴昂 申請人:湛江師范學(xué)院