本发明专利技术公开了一种改性的TiO2涂层及其制备方法，该改性的TiO2涂层包含如下组分：去离子水60-100重量份；二氧化钛5-30重量份；无机粘结剂10-20重量份；纳米贵金属溶液；其中，纳米贵金属溶液中含有纳米贵金属3-5wt%；纳米贵金属溶液的用量为，以纳米贵金属计，占所述二氧化钛重量的0.01-3%；所述的无机粘结剂选择碱金属硅酸盐、硅铝酸盐、磷酸盐或二氧化硅溶胶中的任意一种。本发明专利技术利用无机粘结剂和贵金属对TiO2进行改性，得到改性后的TiO2薄膜涂层在载体表面粘结牢固，稳定性好，提高了TiO2的催化活性，更好地实现TiO2催化剂的循环利用；并且制备过程简单，成本低廉，产率可达100%，适合于工业化大批量生产。
【技术实现步骤摘要】
一种改性的TiO2涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种无机粘结剂和贵金属改性二氧化钛的制备方法。该方法制备的TiO2薄膜涂层在不影响TiO2的光催化活性前提下，还具有更好的热稳定性和可循环利用特性等，可以降解各类挥发性有机化合物，有助于人们高效地处理各种有机废气。
技术介绍
近年来，以能源利用和环境保护为背景，有机污染物的光催化降解研究十分活跃，国外称之为高级氧化工艺(简称AOP)。采用半导体多相光催化治理环境污染是近年日益重视的新技术，其在废水、废气净化处理所发挥的巨大潜能，Hoffmann和Mills等人对该新技术进行了详细的评述性报道。该新技术不仅在常温常压下可以进行，还有以下优点：(1)能耗低，反应条件温和，在紫外光照射下就能发生；(2)反应速度快，有机污染物可在几分钟到数小时内被完全破坏(如生成CO2和H2O)，这种方法避免了聚环产物的生成；(3)降解没有选择性，几乎能降解任何有机物；(4)消除二次污染，是现代生产的清洁工艺。由于光催化反应在环境保护方面有着广泛的应用前景，因此，近十年来对这一领域的研究越来越引起人们的重视。光催化反应是利用光能进行物质转化的一种方式和手段，光催化剂是构建高效光催化反应体系的关键，而半导体光催化材料是目前研究最为广泛、深入的光催化剂之一。常见的半导体光催化剂有TiO2，CdS，ZnO，WO3等，其中TiO2光催化剂以其稳定、无毒、廉价易得、不易产生二次污染等优点受到人们的极大关注。TiO2是以光照射形成光电子和空穴才得以有催化活性的，但是在一般的TiO2中光电子又容易和空穴复合，使TiO2散失活性。为了防止光电子和空穴的复合，一般要对TiO2进行改性，常用改性方法有贵金属沉积、光敏化、离子掺杂及表面处理等，其中加入贵金属改性是光催化研究中对TiO2改性的主要方法。这种方法使改性后的贵金属/TiO2复合体系，只需一般强度的紫外光照射就可以拥有很高的催化活性，而且贵金属的掺合使催化剂不易中毒。因此，以TiO2—贵金属复合体系为催化剂的光催化技术是一种耗能低，降解效果好的方法。但是用贵金属改性的TiO2催化剂薄膜涂层在载体上粘接不牢固，容易脱落，稳定性较差，在一定程度上限制了TiO2催化剂的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对TiO2催化剂在实际应用中暴露的粘接不牢固和稳定性差的缺点，提出了一种无机粘结剂和贵金属改性TiO2的制备方法，通过该方法改性后制备出的TiO2不仅可以充分发挥光催化活性，而且提高催化剂在载体表面的粘接强度和热稳定性，弥补了缺陷，实现催化剂更好地循环利用。为实现上述目的，本专利技术提供了一种改性的TiO2涂层，该改性的TiO2涂层包含如下组分：去离子水60-100重量份；二氧化钛5-30重量份；无机粘结剂10-20重量份；纳米贵金属溶液；其中，纳米贵金属溶液中含有纳米贵金属3-5wt％；纳米贵金属溶液的用量为，以纳米贵金属计，占所述二氧化钛重量的0.01-3％；所述的无机粘结剂选择碱金属硅酸盐、硅铝酸盐、磷酸盐或二氧化硅溶胶中的任意一种。上述的改性的TiO2涂层，其中，所述的无机粘结剂选择磷酸二氢铝或硅酸钠。上述的改性的TiO2涂层，其中，所述纳米贵金属溶液的溶剂为乙醇和去离子水。上述的改性的TiO2涂层，其中，所述纳米贵金属溶液中所含的贵金属选自Ag、Pt、Au和Pd中的任意一种。上述的改性的TiO2涂层，其中，所述贵金属溶液为贵金属盐的溶液，该贵金属盐为可溶性盐。上述的改性的TiO2涂层，其中，所述二氧化钛的粒径为50-300nm。本专利技术还提供了一种上述的改性的TiO2涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤1，称取纳米级二氧化钛溶于装有去离子水的烧杯中搅拌混合均匀，形成二氧化钛水溶液，即A溶液；充分混合二氧化钛水溶液、氯铂酸溶液和乙醇溶液，得到溶液B；步骤2，将溶液B置于365nm的紫外光线下，搅拌2-3h，通入氢气30min，使得溶液颜色由白变为黑色，得到C混合液；步骤3，向C混合液中加入无机粘合剂，并加入质量分数为0.5％的磺基丁二酸钠二辛酯，充分混合，超声处理0.5-2h，得到改性后二氧化钛溶胶；步骤4，制备二氧化钛薄膜涂层：夹住玻璃片上端，将其浸入到上述改性后二氧化钛溶胶中，再将其提拉出来，100℃干燥15min，形成TiO2涂层薄膜，重复上述浸入-提拉-干燥步骤，形成多层薄膜，再将该多层薄膜在350-330℃，煅烧1.5h，得到改性的TiO2涂层。上述的制备方法，其中，所述的无机粘结剂选择二氧化硅、硅酸钠或磷酸二氢铝中的任意一种。上述的制备方法，其中，所述步骤3中，还加入了以改性后二氧化钛溶胶总质量的1％的增稠剂，所述增稠剂选择甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚和羟甲基纤维素醚中的任意一种。所述增稠剂起到增加溶液的粘稠度、减少P25粉末和其他组分的沉淀的作用。上述的制备方法，其中，所述步骤3中，还加入了分散剂，该分散剂选择磺基丁二酸钠二辛酯，该分散剂的用量为改性后二氧化钛溶胶总质量的0.5％。该分散剂的作用是使溶液中的粉末均匀分散、溶液里各组分混合更均匀。本专利技术的技术方案所产生的有益效果在于：1.采用无机粘结剂和贵金属对TiO2催化剂进行改性，得到改性后的TiO2催化剂涂层薄膜具有更强的粘结性和热稳定性，更好地发挥TiO2催化剂的光催化活性；并且将可适用的波长范围扩展到可见光以内，提高了太阳光的利用率。2.整个制备过程简单，成本低廉经济，操作简单，产率可达100％，适合于工业化大批量生产。在实际的应用中，还可以对催化剂进行进一步改性。由于改性的TiO2具有上述优良特性，在光催化降解有机废气领域会有更大的应用前景。而且，该方法制备的改性的TiO2涂层相比未改性的TiO2的催化活性提高了20-30％。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的改性TiO2催化剂的制备方法加以说明，但本专利技术的技术方案不限于此。本专利技术的改性TiO2催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)无机粘结剂磷酸二氢铝的制备：采用磷酸—氢氧化铝液相反应法，主要反应式为Al(OH)3+3H3PO4→Al(H2PO4)3+3H2O。具体操作步骤为：将氢氧化铝和水混合物加入到反应釜中，搅拌加热至909100℃，再加入化学计量的磷酸溶液(要保证磷酸/氢氧化铝的摩尔比值为3.0：1)，反应1h，得到半透明的稠状物料，趁热放入300℃电炉中，继续加热缩合10h，再经水化，120℃干燥，粉碎即得磷酸二氢铝白色粉状产品。称取30g的磷酸二氢铝溶于100mL的去离子水中，充分搅拌混合均匀后，转移至干燥的四氟化硅塑料瓶里贮存，备用。(2)贵金属Pt改性二氧化钛溶液的制备：称取H2PtCl6·6H2O化合物1.000g至10mL容量瓶里，加入去离子水至刻度线，摇晃混合均匀，即为氯铂酸溶液；称取AEROXIDEP25(AEROXIDEP25是采用AEROSIL工艺生产的一种高度分散的纳米级二氧化钛；其CASNO:13463-63-3)的TiO2粉末4.000g，溶于装有40mL去离子水的烧杯中搅拌混合均匀，形成A溶液备用。将上述制得的40mL的P25-TiO2溶液(即A溶液)和体积比为180:20:1的无水乙醇、去离子水和氯铂酸溶液的混合溶液(其中，氯铂酸溶液含1mL)共同置本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改性的TiO2涂层，其特征在于，该改性的TiO2涂层包含如下组分： 去离子水 60‑100 重量份； 二氧化钛 5‑30 重量份； 无机粘结剂 10‑20 重量份；纳米贵金属溶液； 其中，纳米贵金属溶液中含有纳米贵金属3‑5wt%；纳米贵金属溶液的用量为，以纳米贵金属计占所述二氧化钛重量的0.01‑3%，所述的无机粘结剂选择碱金属硅酸盐、硅铝酸盐、磷酸盐或二氧化硅溶胶中的任意一种。
【技术特征摘要】
1.一种改性的TiO2涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，称取纳米级二氧化钛溶于装有去离子水的烧杯中搅拌混合均匀，形成二氧化钛水溶液，即A溶液；充分混合二氧化钛水溶液、氯铂酸溶液和乙醇溶液，得到溶液B；步骤2，将溶液B置于365nm的紫外光线下，搅拌2-3h，通入氢气30min，使得溶液颜色由白变为黑色，得到C混合液；步骤3，向C混合液中加入无机粘合剂，充分混合，超声处理0.5-2h，得到改性后二氧化钛溶胶；步骤4，制备二氧化钛薄膜涂层：夹住玻璃片上端，将其浸入到上述改性后二氧化钛溶胶中，再将其提拉出来，100℃干燥15min，形成TiO2涂层薄膜，重复上述浸入-提拉-干燥步骤，形成多层薄膜，再将该多层薄膜在350-330℃，煅烧1.5h，得到改性的TiO2涂层；所述改性的TiO2涂层，由下述组分制备得到：去离子水60-100重量份；二氧化钛5-30重量份；无机粘结剂10-20重量份；氯铂酸溶液，氯铂酸溶液中含有铂3-5...
【专利技术属性】
技术研发人员：何冰，黄健翔，李云玲，
申请(专利权)人：上海梅思泰克生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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