一种吸附-催化分解一体化的钛白粉及其应用制造技术

本发明专利技术涉及光催化和空气净化技术领域，公开了一种吸附

【技术实现步骤摘要】
一种吸附
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催化分解一体化的钛白粉及其应用


[0001]本专利技术涉及光催化和空气净化
，具体涉及一种吸附
‑
催化分解一体化的钛白粉及其应用。

技术介绍

[0002]甲醛(HCHO)是一种常见的挥发性有机化合物(VOC)。长期接触0.08PPM以上的甲醛，会导致呼吸系统和中枢神经系统损害等人体健康问题。所以室内甲醛含量是影响人们健康的关键因素之一。在过去的几十年里，去除室内甲醛污染物的主要方法有：物理/化学吸附、等离子体技术、催化氧化和半导体光催化氧化等。上述方法中，光催化氧化是一种低成本、绿色、有效的去除甲醛的方法。TiO2由于其优异的光化学稳定性、低成本、无毒和合适的能带位置，已成为最具潜力的甲醛降解光催化材料之一。然而，甲醛在TiO2上的光催化降解效率较低，存在以下缺点：(1)TiO2带隙较宽(3.2eV)，仅有占太阳能4％～5％的紫外线能被利用；(2)TiO2光生电子
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空穴分离效率低；(3)气态甲醛分子与催化剂表面活性位点的接触氧化概率低。研究人员还发现，当甲醛浓度低于1.0PPM时，由于存在较高的扩散阻力，甲醛的光催化分解效率显着降低。因此，提高光催化剂表面的甲醛浓度成为提高催化性能的有效途径。
[0003]现有技术CN109764417A和CN102266762A均公开了ACF/TiO2光催化复合材料，均实现了对甲醛的高效去除；专利CN 108371951 A通过在TiO2光催化剂的表面负载介孔碳材料。介孔碳的引入，增大了催化剂的比表面积，进而提高了对甲醛的吸附，从而极大地增强了光催化分解甲醛的效率；现有技术CN108201789A公开了将Pt
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TiO2负载在活性炭纤维(ACF)表面获得Pt
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TiO2/ACF甲醛净化材料，该材料具有ACFs的快速高效吸附性能及Pt
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TiO2催化氧化活性。
[0004]然而，现有技术涉及光催化剂对甲醛的吸附均采用了多孔材料(比如活性炭、活性炭纤维、沸石、分子筛等)的吸附性。这类光催化剂仍然存在以下缺点：
[0005]1、多孔材料的使用，增加了光催化剂制造工艺的复杂性和制造成本；
[0006]2、将光催化剂负载在多孔材料表面或孔道内，不可避免的造成吸附位点(多孔材料)和催化位点(光催化剂)的分离，这是负载多孔材料的光催化剂的一个非常重要的缺陷；
[0007]3、负载多孔材料在一定程度上能够提高甲醛的去除率，但去除率可能更多的体现在多孔材料的吸附性质上，而不是光催化剂的催化效果上；当多孔材料不再能吸附甲醛时，则对甲醛的去除率会显著下降。

技术实现思路

[0008]本专利技术意在提供一种吸附
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催化分解一体化的钛白粉，以解决现有技术中光催化剂的吸附位点和催化位点分离，从而导致甲醛去除率低的问题。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种吸附
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催化分解一体化的钛白粉，包括如下步骤制备而成：
[0010]S1：将钛源分散于溶剂Ⅰ中，获得溶液Ⅰ；
[0011]S2：将溶液Ⅰ在高温高压条件下反应，获得粉末；
[0012]S3：将粉末洗涤、干燥后超声分散于分散液中，获得溶液Ⅱ；
[0013]S4：向溶液Ⅱ中添加表面改性剂，反应获得溶液Ⅲ；
[0014]S5：将溶液Ⅲ离心、洗涤、干燥得到钛白粉。
[0015]本专利技术技术方案的原理及优点如下：
[0016]1、与现有技术中负载型吸附
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催化分解光催化剂不同，本专利技术技术方案制备的钛白粉主要成分为二氧化钛(TiO2)。该TiO2主要的晶型是锐钛矿型并且具有可见光响应特性。更重要的是，在对TiO2进行表面改性后，改性剂被络合在TiO2表面，使得TiO2同时具有吸附位点和催化分解位点，实现吸附
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催化分解一体化。与现有技术对比，该方法制备的钛白粉避免了吸附位点和催化位点的分离造成的催化性能降低的缺点，表现出优异的光催化去除甲醛的效果。
[0017]2、与现有技术制作钛白粉相比，本专利技术制备过程简单可控、所用原材料成本低廉、制备过程安全性高、易于大规模生产。且生产出的钛白粉可广泛用于油墨、塑料、造纸、化妆品、橡胶、涂料的制造，不会对空气造成负担的同时，具有吸附
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催化空气中的甲醛的功能，对空气中低浓度的甲醛具有显著的吸附
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催化降解效果。
[0018]优选地，在S1中，所述钛源包括硫酸钛、钛酸四丁酯、异丙醇钛、四氯化钛、聚钛酸丁酯、钛酸四正丙脂中的至少一种，溶液Ⅰ中钛源浓度为1mol/L～20mol/L。采用上述方案，随着钛源在溶液Ⅰ中的浓度增加，制得的钛白粉的降解效果呈现先上升后下降的趋势，其中浓度为10mol/L时，催化降解效果显示为最高水平。
[0019]优选地，在S1中，所述的溶剂Ⅰ为甲醇、乙醇、聚乙二醇400或甘油中的任意一种。采用上述方案，有机醇在高温高压的环境中对钛源进行改性，形成分散性好的改性钛源(主要是改性TiO2晶体)。
[0020]优选地，在S2中，高温反应温度为80～200℃，反应时间为4～8h。采用上述方案，使得钛源晶体和有机醇充分混合反应，形成具有较好分散性的改性TiO2晶体。
[0021]优选地，在S3中，干燥温度为40～100℃。采用上述方案，充分洗涤改性TiO2晶体，去除未参与反应的钛源和无机离子。
[0022]优选地，在S3中，超声分散包括重复两次以上的超声和搅拌，每次超声和搅拌时间均为10～15min。采用上述方案，将改性TiO2晶体粉末充分分散于溶剂Ⅱ中。
[0023]优选地，在S3中，所述分散液为水、甲醇、乙醇、N
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甲基吡咯烷酮中的一种或几种形成的混合物。溶剂Ⅱ也称为分散液，改性TiO2晶体粉末中掺杂有机醇，更容易分散于溶剂Ⅱ中。
[0024]优选地，在S4中，所述表面改性剂为KH500、3
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氨丙基三乙氧基硅烷、十二烷基苯磺酸钠、γ
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氨丙基三乙基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或几种形成的混合物，表面改性剂添加量为溶液Ⅱ体积的1％～20％。表面改性剂多为硅烷偶联剂，在溶液Ⅱ中，改性TiO2晶体在硅烷偶联剂和分散液存在的情况下，形成“有机基体
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硅烷偶联剂
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无机基体”的结合层，大大增加改性TiO2晶体和有机分子的粘连效果，形成结构松散的复合物，其中松散的结构以改性TiO2晶体为中心，构成甲醛的吸附中心和催化中心。
[0025]优选地，在S4中，反应温度为80～150℃，反应时间为1～6h。采用上述方案，便于硅
烷偶联剂充分发挥效果，将形成分散液和改性TiO2晶体粘连起来，形成集吸附
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催化分解一体化的钛白粉。
[0026]优选的，一种吸附
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催化分解一体化的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸附
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催化分解一体化的钛白粉，其特征在于：包括如下步骤制备而成：S1：将钛源分散于溶剂Ⅰ中，获得溶液Ⅰ；S2：将溶液Ⅰ在高温高压条件下反应，获得粉末；S3：将粉末洗涤、干燥后超声分散于分散液中，获得溶液Ⅱ；S4：向溶液Ⅱ中添加表面改性剂，反应获得溶液Ⅲ；S5：将溶液Ⅲ离心、洗涤、干燥得到钛白粉。2.根据权利要求1所述的一种吸附
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催化分解一体化的钛白粉，其特征在于：在S1中，所述钛源包括硫酸钛、钛酸四丁酯、异丙醇钛、四氯化钛、聚钛酸丁酯、钛酸四正丙脂中的至少一种，溶液Ⅰ中钛源浓度为1mol/L～20mol/L。3.根据权利要求2所述的一种吸附
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催化分解一体化的钛白粉，其特征在于：在S1中，所述的溶剂Ⅰ为甲醇、乙醇、聚乙二醇400或甘油中的任意一种。4.根据权利要求3所述的一种吸附
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催化分解一体化的钛白粉，其特征在于：在S2中，高温反应温度为80～200℃，反应时间为4～8h。5.根据权利要求4所述的一种吸附
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催化分解一体化的钛白粉，其特征在于：在S3中，干燥温度为40...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金伟，王瑞林，张进，刘曾建，张洁，王刚，周玉凤，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：