本发明专利技术公开了一种TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体制备方法，包括以下步骤：1）合成TiO2溶胶2）合成Ga2O3溶胶3）合成絮状MnS 4）TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体合成：将步骤1）、步骤2）所制备的TiO2溶胶、Ga2O3溶胶混合，TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体烘干后的固体中TiO2含量90.0～97.0 wt%,MnS含量2.9～8.0 wt%,Ga2O3的含量0.1～2.0 wt%；本发明专利技术太阳光利用率高以及催化氧化能力强。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化材料
，具体涉及一种TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体制备方法。
技术介绍
随着生活水平的提高，人们对环境问题越来越重视，但往往环境治理的手段或药物本身又带来新的污染，比如化学灭菌剂或洗消剂。近年来，一种利用光催化原理的环境处理与保护技术逐渐流行，其最大的优势是不产生二次污染，直接将气相或液相有机污染物分解成环境无害的无机矿物而达到自清洁、净化空气与抗菌的目的。其中TiO2光催化剂因其优异的理化特性近年来被用于制备具有上述环保功能的涂料。但由于纯TiO2光量子效率低，因此纯TiO2光催化涂料的使用受到限制。为了提高光催化涂料的活性，从组成的角度，目前商品化的TiO2基光催化涂料可大致分成三类：①与金属（如Au、Ag、Pt、Cu、Fe、Sn和Zn等）或非金属（C、N、S和P等）掺杂；②一种或多种半导体（如ZnO、ZnS、SnO、Fe2O3、MnO、CeO2和CuO等）与TiO2的复合；③TiO2与惰性氧化物（如SiO2、ZrO、Al2O3、和硅藻土和各种粘土等）复合。从文献检索情况分析，上述三种构型的光催化剂均被应用于制备具有自清洁、分解有机物和抗菌性能的光催化涂料。而从制备方法角度，由于涂料特性的限制，其制备方法却仅有有限的几种类型：一是光催化剂作为填料添加到涂料中，使得该涂料具有光催化活性。这方面具有代表性的专利包括申请号包括201480027369.X的TiO2与铜化合物复合涂料、201510630656.6
技术实现思路
为Fe掺杂TiO2、201410781164.2为 TiO2纳米管分散于无机涂料中、201410104099.X作为 Cu-La掺杂TiO2分散于涂料中、201410228021.9 为Fe-N掺杂TiO2分散于涂料中、201410123139.5 为单一TiO2分散于油漆中、200510011793.8为 N掺杂TiO2。二是将光催化剂直接作为涂料使用的技术，这方面具有代表性的专利包括：201410839055.1是将TiO2与惰性硅藻土复合、201310169053.1是将 TiO2溶胶直接滚涂、201110196966.3是将含银-铜-氢氧化季铵的TiO2混合物、 201110105280.9 是含Au纳米粒子TiO2溶胶、200710065676.9是含有多种金属（银、铂、金、钯、钪、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钪、钇、镧、铈、镨、钕）、非金属（氮、碳、硫、氟、硼）和氧化物（二氧化硅、氧化铝、氧化锡、氧化铁、氧化钨、氧化锆、氧化锌、氧化钒、氧化锰、氧化镊、氧化铜、氧化铟、氧化铈、氧化铋、氧化镧、氧化钕）的TiO2溶胶。三是将光催化剂固体分散在粘合剂中成为涂料，这方面具有代表性的专利包括：201510425462.2将TiO2分散在有机粘合剂中，外加无机增量剂（碳酸钙、高岭土、二 氧化硅、滑石、石英和重晶石）、201420827950.7 通过Ca(OH)2粘合TiO2。然而上述现有光催化剂的太阳光利用率以及催化氧化能力均不高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种太阳光利用率高以及催化氧化能力强的主要用于光催化自清洁、降解有机污染物和抗菌灭病毒的TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体制备方法。本专利技术的技术解决方案如下： 一种TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体制备方法，包括以下步骤：1）合成TiO2溶胶：首先将钛盐溶解于无水乙醇，然后将用去离子水配制成的1～5w%的硝酸溶液加热到10～90℃，在搅拌下滴入上述溶解了钛盐的无水乙醇，滴完后持续搅拌4～24小时，得到淡蓝色透明TiO2胶体，所述TiO2胶体中TiO2含量控制在1.0～7.0wt%；2）合成Ga2O3溶胶：首先将硝酸镓溶解于4～8wt%的硝酸溶液中，搅拌均匀并加热到10～50℃，在搅拌下滴入氨水，滴完氨水后再持续搅拌10～48小时，得到淡黄色透明的Ga2O3胶体，所述Ga2O3胶体中Ga2O3含量控制在0.1～2.0wt%；3）合成絮状MnS：首先将锰盐溶解于去离子水中配制成浓度为1～8wt%的溶液，然后往上述溶液中滴入TAA，过滤得到絮状MnS；4）TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体合成：将步骤1）、步骤2）所制备的TiO2溶胶、Ga2O3溶胶混合，持续搅拌1～6小时；然后将混合物通过循环渗析至pH=2～6，得到TiO2/Ga2O3复合胶体；再将所述TiO2/Ga2O3复合胶体和步骤3）的絮状MnS混合；最终制得固含量为2～4wt%的TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体，其中，TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体烘干后的的固体中TiO2含量90.0～97.0 wt%,MnS含量2.9～8.0 wt%,Ga2O3的含量0.1～2.0 wt%。所述钛盐为乙醇钛、异丙醇钛、丁醇钛和硫酸氧钛中的一种或几种。所述锰盐为乙酸锰、乙醇锰、异丙醇锰、丁醇锰、硝酸锰、氯化锰和硫酸锰中的一种或几种。所述氨水中氨的质量百分浓度为20～28w%。本专利技术的有益效果是：本专利技术是将TiO2、Ga2O3和MnS三者复合构成三元光催化剂，本专利技术不仅仅是提出了全新的组分组合，而且其作用机理不同于上述已报道的光催化剂。从功能角度，既克服了单一TiO2光催化剂不能利用太阳光中紫外线（太阳光中比可见光波段能量密度更高的波段）的缺点，又提高复合光催化剂的催化氧化能力。也就是说，与TiO2相比，本专利技术的复合光催化剂将吸收更宽波段的太阳光（从紫外到可见光）能量，同时具有更强的氧化还原能力。Ga2O3也是一种半导体光催化剂，虽然人们对其的研究远远不如TiO2、ZnO和Fe2O3等常见光催化剂，但单一组分Ga2O3的光催化性能已被研究证实，如第十四届全国青年催化学术会议论文《异相结(TiO2、Ga2O3)在光催化中的作用》（2013）、在《催化学报》发表的论文《纳米针状氧化镓光催化降解纯水和废水中全氟辛酸》（2013，34（8），1551-1559）、青岛理工大学的硕士学位论文《氧化镓光催化降解邻苯二甲酸二甲酯（DMP）及动力学研究》（2013）。上述纯Ga2O3光催化剂研究结果表明，尽管其氧化能力更强，但其在太阳光下的光催化活性较低，主要原因是纯Ga2O3仅能吸收短于254nm的紫外光。将Ga2O3作为复合组分之一是为了提高复合物的光催化氧化能力，即提高涂料分解污染物、自清洁和灭菌的性能。MnS也是半导体，并且相应可见光，但其氧化能力较弱，单独作为光催化剂效果并不理想。先前的论文与专利中，也极少有关其复合物的踪影。但其吸收可见光后产生的光生载流子在复合物的合适能带结构中将转移至TiO2的价带或导带上而发挥作用。复合物制成胶体形式是涂料产品的理想状态，但制备TiO2/MnS/Ga2O3复合胶体的困难之处在于含有Ti、Ms、Ga和S的前驱物解胶速度与条件要求相差极大，按通常制备胶体的水解、水热或溶剂热等成胶方法难以得到期望的复合物，而本专利技术提供的制备方法解决了该技术问题。本专利技术的制备方法涉及溶胶-凝胶法、沉淀法与渗析法三者的结合。TiO2、MnS和Ga2O3的前驱物类型及其水解速度相差较大，如果像通常那样在同一环境下经历相同的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）合成TiO2溶胶：首先将钛盐溶解于无水乙醇，然后将用去离子水配制成的1～5w%的硝酸溶液加热到10～90℃，在搅拌下滴入上述溶解了钛盐的无水乙醇，滴完后持续搅拌4～24小时，得到淡蓝色透明TiO2胶体，所述TiO2胶体中TiO2含量控制在1.0～7.0wt%；2）合成Ga2O3溶胶：首先将硝酸镓溶解于4～8wt%的硝酸溶液中，搅拌均匀并加热到10～50℃，在搅拌下滴入氨水，滴完氨水后再持续搅拌10～48小时，得到淡黄色透明的Ga2O3胶体，所述Ga2O3胶体中Ga2O3含量控制在0.1～2.0wt%；3）合成絮状MnS：首先将锰盐溶解于去离子水中配制成浓度为1～8wt%的溶液，然后往上述溶液中滴入TAA，过滤得到絮状MnS；4）TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体合成：将步骤1）、步骤2）所制备的TiO2溶胶、Ga2O3溶胶混合，持续搅拌1～6小时；然后将混合物通过循环渗析至pH=2～6，得到TiO2/Ga2O3复合胶体；再将所述TiO2/Ga2O3复合胶体和步骤3）的絮状MnS混合；最终制得固含量为2～4wt%的TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体，其中，TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体烘干后的的固体中TiO2含量90.0～97.0 wt%,MnS含量2.9～8.0 wt%,Ga2O3的含量0.1～2.0 wt%。...
【技术特征摘要】
1.一种TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）合成TiO2溶胶：首先将钛盐溶解于无水乙醇，然后将用去离子水配制成的1～5w%的硝酸溶液加热到10～90℃，在搅拌下滴入上述溶解了钛盐的无水乙醇，滴完后持续搅拌4～24小时，得到淡蓝色透明TiO2胶体，所述TiO2胶体中TiO2含量控制在1.0～7.0wt%；2）合成Ga2O3溶胶：首先将硝酸镓溶解于4～8wt%的硝酸溶液中，搅拌均匀并加热到10～50℃，在搅拌下滴入氨水，滴完氨水后再持续搅拌10～48小时，得到淡黄色透明的Ga2O3胶体，所述Ga2O3胶体中Ga2O3含量控制在0.1～2.0wt%；3）合成絮状MnS：首先将锰盐溶解于去离子水中配制成浓度为1～8wt%的溶液，然后往上述溶液中滴入TAA，过滤得到絮状MnS；4）TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体合成：将步骤1）、步骤2）所制备的TiO2溶胶、Ga2O3溶胶混合，持续搅拌1～6小时；...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈纳新，单兴刚，
申请(专利权)人：浙江和谐光催化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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