本发明专利技术涉及一种用于催化氧化的金属／二氧化钛催化剂及其制备方法。该方法的主要特征是将金属来源盐溶解在乙二醇中，与钛来源溶液混合后，再加入稳定剂和结构指导剂，得到混合溶液；用超声辐照溶液使其分布均匀，之后用一定的能量辐照该溶液，在辐照和回流条件下，边搅拌边加入碱液，碱液加入完毕后继续搅拌，将溶液取出，冷却、过滤，洗涤，烘干，即得到所述催化剂，该催化剂由金属和二氧化钛组成，金属与二氧化钛的摩尔比为０．０５∶１－１０∶１。该催化剂制作简单，操作方便，且活性组分不易流失，适用ｐＨ范围广泛，具有高催化活性等优点，在某些高级催化氧化过程中是一种优良的催化剂，经样品测试性能优良。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种催化剂及其制备方法，尤其涉及到一种用于催化氧化耦合技术用于降解有机废水工艺的金属/二氧化钛(M/yi02)催化剂及其制备方法。技术背景-随着现代化学工业的不断发展，通过各种途径进入水体中的难降解有机物的 数量和种类急剧增加，对水环境造成了严重的污染，直接威胁着人类的健康。这 些有毒有机化学品的环境危害性的重要方面表现在化学致癌、致畸、致突变效应， 即以生态食物链毒理学效应、环境"雌性化"效应、促发赤潮及藻毒素效应等。 在水处理工程中，含难降解有机物的废水通常难以采用生物法处理，其稳定的化 学结构及生物毒性阻碍了微生物的代谢作用，因而难降解有机物废水的处理成为 水处理领域研究的热点和难点， 一般多采取化学、物化或高级氧化技术等将之去 除。光催化作为今年来研究较多的高级氧化技术，能够有效破坏许多结构稳定、 难于生物降解的有机污染物，而且无二次污染物，在处理含难降解的有机物的工 业废水处理方面具有良好的前景，世界各国均非常重视光催化氧化技术的研究及 应用。目前，制备纳米二氧化钛的方法主要有氢氧焰高温水解发，TiCU气相氧 化法，垸氧基钛气相水解发和液相水解法等，但是这些方法普遍存在投资高、技 术难度大、生产周期长何产率等缺点。并且普通光催化剂Ti02存在一定缺陷， 如带隙较宽，仅能吸收紫外光，对太阳光利用率低，光生载流子的负荷率高，光 催化效率较低。在光催化氧化过程中还存在反应时间长，光能利用率不高，成本 高等缺点。这些缺点严重制约了该技术在实际中的应用，虽然有专利对其进行改性，如中国专利《负载型银改性二氧化钛光催化剂的制备方法》(授权公告号CN 100360227C)和《多功能Ti02改性光催化剂的制备方法》(公开号 CN101028592),但是制作方法要求较高，催化氧化效果不够强，并且催化剂光 催化氧化反应所需时间仍较长，故制作方法简单，光催化活性较高，和使其光催 化氧化反应时间缩短是当前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决普通光催化剂催化效率不高，催化时间较长和部 分改性催化剂制作方法复杂等问题，而提供一种一种用于催化氧化的金属/二氧 化钛(Metal/Ti02简称M/Ti02)催化剂，本专利技术的另一个目的是提供上述催化剂 的制备方法。本专利技术的技术方案为 一种用于催化氧化的金属/二氧化钛(Metal/Ti02简称 M/Ti02)催化剂，其特征在于由金属和二氧化钛组成，金属与二氧化钛的摩尔比 为0.05:1—10:1，其中所述的金属至少为锰、铁、铜、锌、钒、铑、钯、金或铂中的一种。本专利技术还提供了上述的M/Ti02催化剂的制^方法，其具体制备步骤如下A、 金属来源盐溶解在乙二醇中，得到金属盐溶液，金属盐溶液的摩尔浓度 为0.001—5niol/L;B、 配制钛来源溶液，其摩尔浓度为0.001—10mol/L;C、 将步骤A制得的金属盐溶液与步骤B配制的钛来源溶液混合后，再加入 稳定剂和结构指导剂，得到混合溶液；D、 用超声辐照分散混合溶液，再用电磁波辐照该溶液；E、 在辐照和回流条件下，边搅拌边加入碱液，碱液加入完毕后继续电磁波 辐照回流并搅拌；F、 将溶液冷却、过滤，将沉淀物用丙酮洗涤再用去离子水洗涤，烘干，即 得到所需催化剂。步骤A中所述金属来源盐至少为锰、铁、铜、锌、钒、铑、钯、金、铂的 硝酸盐或硫酸盐的一种，将其一种或几种溶解在乙二醇中，得到金属来源溶液。 步骤B中所述的钛来源为四氯化钛、硫酸钛或钛酸丁酯。其中步骤C中所述的稳定剂为醋酸钠或碳酸氢钠，其摩尔浓度为0.001 — 0.5mol/L之间，稳定剂的加入量为以每升钛来源溶液为基准加入l一500mL;结 构指导剂为三垸基胺或氢氧化四垸基铵的一种或其混合物，摩尔浓度分别为 0.001—5mol/L，结构指导剂的加入量以每升钛来源溶液为基准加入l一600mL。步骤D中所述的用超声使溶液分布均匀，超声频率为25KHz—130KHz之间， 使用时间为5—60min,然后用频率为520MHz—280GHz的电磁波辐照该溶液， 电磁波输入功率为100W—20000W，辐照时间为lmin—30min。步骤E中所述的碱液为氨水，NaOH或KOH溶液，优选氨水含氨15%—28%， NaOH或KOH溶液的摩尔浓度为0.01—5mol/L;碱液的加入量控制溶液 的pH值为5—12;碱液加入完毕后继续辐照回流并搅拌l一30min。步骤F中所 述的烘干温度为50—120'C。本专利技术所制作的M/Ti02催化剂，制作方法简单，不需要高温高压或马弗炉 煅烧，制作出的催化剂不仅仅能用于紫外光催化氧化，主要用于外加能源与紫外 光协同催化氧化。Ti02上的金属活性点位，处于还原态，不仅能作为光催化氧化 的活性组分，还能作为外加能量的活性位点受激发产生羟基自由基，两种效果协 同，大大提高了处理废水的能力，縮短了处理废水的时间。有益效果该催化剂制作简单，操作方便，不需马弗炉等煅烧，且具有高催化活性和很 短的反应时间等优点，在某些高级催化氧化过程中是一种优良的催化剂，经样品 测试性能优良。1、 制备出的M/Ti02催化剂粒度均匀，用该方法制备的催化剂粒径在10— IOOnm之间。2、 制备出的M/Ti02催化剂催化效果较高；对硝基苯等含苯环的难降解有机 物具有很好的去除效果，是一种广谱型的催化氧化催化剂，具有广阔的应用前景。3、 制备出的M/Ti02催化剂，在紫外光和外加能量的协同作用下，反应时间 大大縮短； 一般Ti02光催化氧化至少需1小时以上，用本专利技术制备出的催化剂 在紫外和外加能量的协同作用下，可将反应时间缩短为原需时间的1/3—1/20。4、 在催化剂制作过程中混合烧结的活性组分，在反应过程中保持较好；长 时间使用，催化剂仍保持较高的催化活动，这说B月此催化剂具有良好的稳定性和 较长的使用寿命。5、 制作方法简单、省时、节能、生产效率高、且不需要马弗炉煅烧，节约 了成本。本专利技术方法制造的M/TK)2催化剂活性高，成份均匀，粒径均一，催化所需 时间短，且成本较低，生产效率高，为紫外光与外加能量源协同水处理方法的实 际推广应用起到了重要的推动作用。 附图说明图1是Cu/Ti02催化剂降解硝基苯随时间变化图。图2是Zn,Pd/Ti02催化剂降解氯苯TOC随时间变化图。具体实施例方式实施例11、准备溶液，用乙二醇中溶解硝酸铜盐，摩尔浓度为0.05mol/L; 2、四氯 化钛溶液，其摩尔浓度为lmol/L; 3、将上述两种溶液按铜盐与钛来源的摩尔比 为0.05:1混合后，每升钛来源溶液中加入20mL摩尔浓度为0.01mol/L的醋酸钠 溶液作为稳定剂，每升钛来源溶液中加入50mL的摩尔浓度为0.3mol/L结构指导 剂三烷基胺；4、用频率为33KHZ的超声辐照溶液辐照6min使其分布均匀，之 后输入频率为800MHz功率为100W电磁波能量辐照该溶液，辐照时间为30min; 5、在辐照和回流条件下，边搅拌边加入NaOH溶液，摩尔浓度为0.01 mol/L， 控制溶液的PH值为7，碱液加入完毕后继续搅拌10min，在步骤5操作期间能 量持续辐照30min; 6、将溶液取出，冷却、过滤，将沉淀物用丙酮洗涤，再用 去离子水洗涤，于55'C烘干本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于催化氧化的金属／二氧化钛催化剂，其特征在于由金属和二氧化钛组成，金属与二氧化钛的摩尔比为０．０５∶１－１０∶１，其中所述的金属至少为锰、铁、铜、锌、钒、铑、钯、金或铂中的一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐炎华，朱骏，赵浩，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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