表面负载光催化活性层的轻质泡沫陶瓷复合材料制造技术

本发明专利技术涉及一种表面负载光催化活性层的轻质泡沫陶瓷复合材料，其构成是在轻质泡沫陶瓷表面负载一层具有光催化功能的二氧化钛活性层。将光催化活性层负载于表面丰富且可漂浮于水面的多孔载体(轻质泡沫陶瓷)，可望获得一种光催化性能良好的复合材料，能够有效地通过光催化的方式降解水体中的有机污染物。所用多孔载体是采用以天然沸石粉末为主要原料制备的轻质泡沫陶瓷，通过溶胶‑凝胶法负载二氧化钛活性层。

Light foamed ceramic composite material with surface supported photocatalytic active layer

The invention relates to a light foam ceramic composite material with a surface supported photocatalytic active layer, which is composed of a titanium dioxide active layer with photocatalysis function on the surface of the light foam ceramic surface. The photocatalytic activity of the porous carrier layer load on the surface of the rich and capable of floating on the water (lightweight foam ceramic) composite materials, is expected to get a good photocatalytic performance, can effectively through the photocatalytic degradation of organic pollutants in water. The porous carrier is made of light foam ceramics prepared by natural zeolite powder, TiO2 by sol gel method active layer.

【技术实现步骤摘要】
表面负载光催化活性层的轻质泡沫陶瓷复合材料
：本专利技术涉及一种表面负载光催化活性层的轻质泡沫陶瓷复合材料，尤其涉及一种适用于水体中有机污染物光催化降解的轻质泡沫陶瓷复合材料。
技术介绍
：染料废液必须得到有效处理，否则排放的染料污染物会对环境产生严重的危害([1]王侃，陈英旭，叶芬霞.SiO2负载的TiO2光催化剂可见光催化降解染料污染物[J].催化学报,2004,25(12):931-936.)。二氧化钛可以催化降解有机物，可望应用于染料污水的降解([2]ZhangWeijin,HeYunqiu,QiQiang.PreparationofporousTiO2filmofphotocatalystbymicroemulsiontemplating[J].JournalofFunctionalMaterials,2005,10(36):1590-1593.[3]张平，莫尊理，张春，等.磁响应性TiO2/石墨烯纳米复合材料的合成及光催化性能[J].材料工程,2015,43(3):72-77.)。目前纳米TiO2的应用主要有两种形式：悬浮相型和负载型。悬浮相型是以悬浮的TiO2粉末为催化剂进行光催化降解，但这种悬浮体在水中易凝聚失去活性，尤其是使用后的粉末状催化剂不易回收，造成二次污染([4]ZhaoCuihua,ChenJianhua,ShanZhiqiang.AnexperimentalstudyofeffectsofdifferentsubstratesonphotocatalyticactivityofloadedTiO2thinfilms[J].IndustrialWater&Wastewater,2004,35(3):15-16.[5]TianH,MaJF,LiK,etal.HydrothermalsynthesisofS-dopedTiO2nanoparticlesandtheirphotocatalyticabilityfordegradationofmethylorange[J].CeramicsInternational,2009,35(3):1289-1292.]。因此，后来的光催化氧化重点转移到二氧化钛的固定化技术和制备膜的研究上，即负载型催化氧化法([6]H.Zhang,R.L.Zong,J.C.ZhaoandY.F.Zhu.DramaticvisiblephotocatalyticdegradationperformancesduetosynergeticeffectofTiO2withPANI[J].EnvironmentScience&Technology,2008,42(10):3803–3807.[7]SunZhibo,YinYidong,FanNaiying,etal.StudyonpreparationofloadedTiO2anditsphotocatalyticperformancesforNO2[J].JournalofFunctionalMaterials,2014,45(S):99-103.]。所采用的载体有玻璃、钛板、玻璃纤维、沸石、硅胶等，负载法的固定化技术一般采用二氧化钛粉末的直接浸涂和溶胶-凝胶浸渍提拉成膜两大类([6]H.Zhang,R.L.Zong,J.C.ZhaoandY.F.Zhu.DramaticvisiblephotocatalyticdegradationperformancesduetosynergeticeffectofTiO2withPANI[J].EnvironmentScience&Technology,2008,42(10):3803–3807.[8]ZhengShukai,WuGuohao,ZhangJunying,etal.EnergybandstructureandphotocatalyticactivityofSn-dopedTiO2thinfilm[J].JournalofMaterialsEngineering,2014,42(1):70-74.[9]TaoLiqin,ZhaoYixia,KangWeimin,etal.Preparationoftitaniumdioxideloadedonpolytetrafluoroethylenesuperfine-fiberanditsphotocatalyticperformance[J].JournaloftheChineseCeramicSociety,2016,44(1):89-94.]。已有的负载方法虽然具有一定效果，但是载体结构性能不够理想，负载系统比表面小，催化活性明显低于悬浮体法([8]ZhengShukai,WuGuohao,ZhangJunying,etal.EnergybandstructureandphotocatalyticactivityofSn-dopedTiO2thinfilm[J].JournalofMaterialsEngineering,2014,42(1):70-74.]。因此，目前二氧化钛光催化氧化污水处理技术向工业化应用的关键点仍然集中在固定TiO2纳米结构的载体选择和有效的固定技术上。本专利技术采用无毒无害的天然沸石为主要原料制备多孔结构的轻质泡沫陶瓷，通过其负载光催化活性层的方法，获得便于回收、不易产生二次污染并对水体中有机污染物能够有效进行光催化降解的新型光催化复合材料。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种表面负载光催化活性层的泡沫陶瓷复合材料，特别是一种表面负载二氧化钛光催化活性层的轻质泡沫陶瓷复合材料。制备方法采用溶胶-凝胶工艺：首先将轻质泡沫陶瓷置于二氧化钛溶胶中浸渍，干燥后在一定条件下烧结，如此在陶瓷表面获得一层具有光催化活性的二氧化钛活性层。本专利技术中的表面负载光催化活性层的泡沫陶瓷复合材料，其特征在于：其泡沫陶瓷基体为通孔网络结构(参见图1)，基体表面负载了一层具有光催化活性的二氧化钛(参见图2)。本专利技术以天然沸石为主要原料制备的轻质泡沫陶瓷为基体，采用溶胶-凝胶工艺，以钛酸四丁酯为钛源制取溶胶，通过浸渍、干燥、烧结，在陶瓷表面负载二氧化钛光催化活性层。提供的制备条件是：待用二氧化钛溶胶陈化24-48小时，基体浸渍后的干燥温度为60℃，接下来的烧结温度为300-500℃。本专利技术制备的二氧化钛活性层负载轻质泡沫陶瓷复合材料，具有良好的光催化性能，可以直接用作水体中有机污染物降解的光催化材料。附图说明：图1泡沫陶瓷基体形貌。图2基体表面负载二氧化钛层形貌。具体实施方式：实施例1：首先将无水乙醇(分析纯)、钛酸四丁酯、乙酰丙酮(分析纯)、去离子水、硝酸(分析纯)按体积比77:25:3.8:2.5:1配制二氧化钛溶胶，具体操作如下：依次将乙酰丙酮、钛酸四丁酯缓慢滴入乙醇中(乙醇用量为总量的三分之二)配成A溶液，然后依次将去离子水、硝酸先后滴入乙醇中(乙醇用量为总量的三分之一)配成B溶液，最后将B溶液缓慢滴入A溶液中。上述过程均在磁力搅拌条件下进行。混合液陈化48小时，得到待用溶胶。将自行研制的块状轻质泡沫陶瓷样品投入上述溶胶，超声振荡20min使其充分浸渍，取出后在烘箱中于60℃干燥1h本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面负载光催化活性层的轻质泡沫陶瓷复合材料，其特征在于：该产品为轻质泡沫陶瓷表面负载一层光催化活性层的多孔复合材料，可漂浮于水面；其中轻质泡沫陶瓷作为活性层负载的载体，而表面负载的活性层具有光催化的功能。

【技术特征摘要】
1.一种表面负载光催化活性层的轻质泡沫陶瓷复合材料，其特征在于：该产品为轻质泡沫陶瓷表面负载一层光催化活性层的多孔复合材料，可漂浮于水面；其中轻质泡沫陶瓷作为活性层负载的载体，而表面负载的活性层具有光催化的功能。2.权利要求1所述的表面负载光...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宜娇，刘培生，崔光，陈靖鹤，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11