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一种增加纳米TiO2在活性炭表面附着性的方法技术

技术编号:7828059 阅读:185 留言:0更新日期:2012-10-11 02:48
增加纳米TiO2在活性炭表面附着性的方法,用于直接复合法制备纳米TiO2/AC催化剂,先用氧化剂处理活性炭,以水为介质经超声将纳米TiO2直接负载到活性炭表面。处理活性炭:用1-15mol/L的硝酸在15-95℃处理0.5-10h或分别用过氧化氢、过硫酸铵、次氯酸纳处理,用水洗涤至pH恒定;制备TiO2/AC催化剂:将纳米TiO2在水中超声,量取纳米TiO2分散液与活性炭混合,再超声处理后120℃烘干,得TiO2/AC催化剂,纳米TiO2负载1-8%。处理后纳米TiO2附着性提高,降低纳米TiO2的脱落,提高催化剂的使用寿命。按需要对活性炭性质进行调控,来实现对纳米TiO2催化性质的调控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米二氧化钛在活性炭表面的负载技术。
技术介绍
以光、电等方法催化降解去除毒有害物质,是典型的污染物低碳处理过程。纳米TiO2利用光照催化降解有毒有害物质,具有性质稳定、无毒、对有机物的降解可彻底矿化、无二次污染等优点,是目前公认的最佳光催化剂。由于纳米TiO2颗粒太小,在应用中回收困难,因此需要载体负载,其中,以活性炭(AC)负载(构成TiO2AC催化剂体系)既可以回收,又具有催化协同效应(活性炭性质对纳米TiO2的催化活性具有重要影响),同时,活性炭具有种类丰富、价廉易得、表面性质可根据实际需要进行调控等优点。目前,制备Ti02/AC催化剂的方法有I)纳米TiO2与炭直接复合称直接复合法;2) TiO2的前驱体先与炭复合后,再热处理使前驱体转变为TiO2 ; 3)炭的前驱体先与TiO2复合,再热处理使前驱体转变为炭;4) TiO2的前驱体先与炭的前驱体复合,再一起炭化活化等;其中以TiO2前驱体先与炭复合再热处理使前驱体转变为TiO2的方法(主要为溶胶-凝胶法)最为常见,但以纳米TiO2与炭直接复合方法最为简便,具有不改变活性炭表面与纳米TiO2性质、不需要高温处理等特点,但是,如果直接将商业活性炭与纳米TiO2复合,目前存在的主要问题是纳米TiO2在使用中很容易脱落。如何降低纳米TiO2在使用中从活性炭表面脱落,已成为直接复合法需要解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为直接复合法制备纳米TiO2光催化剂活性炭负载,以下简写TiO2AC光催化剂,提供,减小纳米TiO2在使用中从活性炭表面的脱落,延长TiO2AC催化剂的使用寿命。实现本专利技术的技术方案 先用氧化剂处理活性炭,以改变活性炭的表面性质,然后以水为介质经超声将纳米TiO2均匀分散在水中,再将纳米TiO2负载到活性炭表面。本专利技术中主要使用商品纳米TiO2(P-25,德国Degussa公司生产)为光催化剂,纳米TiO2负载量在1_8%之间。本专利技术的具体步骤 第一步,处理活性炭将市售粒状活性炭用1.0-15mol/L的硝酸(未稀释的浓硝酸)在15-95°C氧化处理0. 5-10h,或使用过氧化氢、过硫酸铵、次氯酸钠作氧化剂处理后,再用去离子水洗漆至pH恒定。第二步,制备TiO2光催化剂将纳米晶TiO2在超声条件下均匀分散在去离子水中,根据负载量的多少,量取纳米TiO2分散液,然后将量取的纳米TiO2分散液与活性炭混合,用超声波处理20分钟,再在120°C烘干,既AC负载,即得TiO2AC催化剂。本专利技术具有的有益效果 与未处理的活性炭相比,活性炭载体经氧化处理后对纳米TiO2的附着性大幅提高,有效降低了纳米TiO2的脱落,同时也提高了催化剂的使用寿命。与现有直接复合法比较(即、不氧化处理活性炭),本专利技术催化剂的制备过程是先对活性炭载体进行氧化处理,可根据实际需要对活性炭性质进行控制和调控,实现对纳米TiO2催化性质的控制或调控。具体实施例方式实施例I 市售粒状80-120目煤质活性炭50. 0g,用6. Omol/L的硝酸IOOmL在25°C氧化处理10h,经去离子水洗至pH恒定,干燥,按4. 0%的负载量将P-25德国Degussa公司生产的TiO2经超声负载到活性炭表面,制得TiO2AC光催化剂体系,然后测定活性炭表面纳米TiO2的附着性,操作如下光催化剂0. 15g,以浓度为5.0X10_5g/mL的甲基橙水溶液为降解物,先使催化剂吸附饱和之后,再加入25. OmL相同浓度的甲基橙溶液,放置在40W紫外灯下(IOcm处)照射,至甲基橙降解完成后,测定剩余在活性炭表面的纳米TiO2 (先用硫酸铵加过氧化氢溶解纳米TiO2,分光光度法);纳米TiO2在活性炭表面的附着性定义为 (催化后活性炭表面的纳米TiO2量/催化前活性炭表面的纳米TiO2量)X 100%。本例中,活性炭处理前后纳米TiO2在活性炭表面的附着性结果如下 活性炭载体未处理活性炭处理活性炭 纳米TiO2附着性,%65.390.5。实施例2 氧化剂浓度对纳米TiO2附着性的影响 将市售粒状80-120目的煤质活性炭50. Og, 二份,分别用I. Omol/L和未稀释的浓硝酸(大约为15mol/L)各IOOmL在25°C处理IOh,用去离子水洗漆至pH恒定,烘干,然后按例I过程所连的制备催化剂及测定光催化反应后纳米TiO2的附着性,并与实例I催化剂比较,结果如下 氧化剂浓度,mol/L1.06.0 未稀释的浓硝酸; 纳米 TiO2 附着性,%89.590. 392.3。实施例3 处理温度对纳米TiO2附着性的影响 将市售粒状80-120目的煤质活性炭50. 0g,三份,用6. 0mol/L的硝酸各IOOmL分别在15,60和95°C处理10h,用去离子水洗涤至pH恒定,烘干,然后按例I过程制备光催化剂并测定光催化反应后纳米TiO2的附着性,结果如下处理温度,V156095 纳米 TiO2 附着性,%88.291.593.6。实施例4 活性炭处理时间对纳米TiO2附着性的影响 将市售粒状80-120目的煤质活性炭50. Og, 二份,分别用6. 0mol/L的硝酸各IOOmL在95°C分别处理0. 5和4. 0h,用去离子水洗涤至pH恒定,烘干,然后按例I过程制备催化剂并测定光催化反应后纳米TiO2的附着性,并与例3中95°C处理IOh的结果比较,结果如下处理时间,h0.54.010.0 纳米 TiO2 附着性,%88.790.993.8。实施例5 负载量对纳米TiO2附着性的影响 取例3中60°C处理IOh的煤质活性炭二份,分别按I. 0和8. 0%的负载量将纳米TiO2在超声条件下负载到活性炭表面制得TiO2AC催化剂,然后按例I过程测定光催化反应后纳米TiO2的附着性,并与例3中同一活性炭负载4. 0%的比较,结果如下 负载量,%1.04.08.0 纳米 TiO2 附着性,%95. 391.483.5。实施例6 活性炭种类对纳米TiO2附着性的影响 将市售粒状80-120目的椰壳、木质活性炭和活性炭纤维各50. 0g,分别用6. Omol/L的硝酸IOOmL在90°C分别处理2h,用去离子水洗涤至pH恒定,烘干,然后按例I过程制备催化剂并测定光催化反应后纳米TiO2的附着性,结果如下 活性炭载体椰壳活性炭木质活性炭活性炭纤维 处理后的附着性,%91.390. 789.8 处理前的附着性,%82.473. I80.6。实施例7 催化剂的重复使用对纳米TiO2附着性的影响 取例3中6. Omol/L硝酸在95°C处理IOh的煤质活性炭二份,分别按例I过程进行光催化反应,分别重复使用2、3次数,然后测定纳米TiO2的附着性,并与例3中95°C处理IOh的活性炭比较,结果如下催化剂使用次数I23 未处理活性炭,%65. 247. 543.4 处理活性炭,%89.575.466.8。实施例8 其它氧化剂处理对纳米TiO2附着性的影响 取市售粒状80-120目的煤质活性炭10. 0g,分别用30%的过氧化氢、饱和过硫酸铵、饱和次氯酸钠溶液20mL在60°C处理10h,用去离子水洗涤至pH恒定,干燥,按例I过程负载纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增加纳米TiO2在活性炭表面附着性的方法,是用于直接复合法制备纳米TiO2/AC光催化剂体系,增加纳米TiO2在活性炭表面附作性,其特征在于先用氧化剂处理活性炭,然以水为介质经超声后将纳米TiO2均匀分散在水中将纳米TiO2直接负载到活性炭表面,操作步骤为一、处理活性炭将市售活性炭用l-15mol/L的硝酸在15-95°C氧化处理0.5-10h后,或分别使用过氧化氢、过硫酸铵、次氯酸纳氧化剂处理后,再用水洗涤至pH恒定;二、制备TiO2光催化剂将纳米TiO2在超声条件下均匀分散在去离子水中,然后将量取的纳米TiO2分散液与活性炭混合,用超声波处理后,再在120°C烘干,即制得TiO2AC光催化剂体系,纳米TiO2负载量在1-8%之间。2.根据权利要求I所述的增加纳米TiO2S性炭表面附着的方法,其特征在于用80-120目煤质活性炭50. 0g、用6. OmoI/L的硝酸IOOml在25°C处理10h,经去离子水水洗至PH恒定,干燥,按4. 0%的负载量将纳米TiO2为光催化剂经超声负载到活性炭表面,制成TiO2AC光催化剂体系,测定活性炭表面纳米TiO 2的附着性,操作如下光催化剂0. 15g、以浓度为5. OX 10_5g/ml的甲醛橙水溶液为降解物,使催化剂吸附饱和后加入25ml相同浓度的甲醛橙溶液,放置40w紫外灯下IOc...

【专利技术属性】
技术研发人员:钟永科谢波
申请(专利权)人:遵义医学院
类型:发明
国别省市:

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