一种硅藻土基光热催化复合材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种硅藻土基光热催化复合材料的制备方法及应用，涉及环境污染治理技术领域，技术方案为，将硅藻土加入溶有铜源的溶液中，充分搅拌，形成均质的矿浆溶液；将钛源溶液按一定摩尔比逐滴滴加到上述矿浆溶液中，在一定温度下搅拌一段时间后，烘干；将烘干产物研磨后，焙烧一段时间，最终得到一定负载量的矿物基光热催化复合材料。本发明专利技术的有益效果是：克服现有VOCs处理依赖单一技术，无法兼顾高效率、低能耗和高性价比的缺陷，将光热催化剂负载到硅藻土吸附剂表面和孔道中，既能有效提高催化剂分散性能与可回收性，降低使用成本，又可以利用载体对VOCs良好的吸附性能，提高材料光催化效率。高材料光催化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种硅藻土基光热催化复合材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及环境污染治理
，特别涉及一种具有高效降解VOCs的硅藻土基光热催化复合材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10Pa且具有挥发性的全部有机化合物的统称。大多数VOCs具有刺激性气味、毒性和致癌性；人体暴露在高浓度VOCs环境中，会对健康产生短期和长期的不利影响，包括损害人体呼吸系统和神经系统，引发头痛、恶心等症状，甚至会导致癌症，对人体健康产生严重危害。VOCs的排放来自印刷、石油化工、油品及溶剂储运、家具制造等众多行业，由于原料、工艺的不同，各个行业的VOCs排放特点和成分也不相同，因此VOCs治理一直以来都是我国在大气污染防治方面的重点和难点。
[0003]目前，VOCs治理技术主要包括吸附、膜分离、等离子体降解、生物降解、热催化、光催化等，均存在一定的局限性，如吸附法存在易饱和难循环的问题；膜分离法的高成本制约其广泛应用；等离子体降解则会产生臭氧以及氮氧化物等，造成二次污染；生物降解不可避免的存在效率低且普适性差的缺陷；光催化技术和热催化技术是近年来最具潜力的技术，其具有处理成本低、适用广、可循环等优势，但存在光催化效率低而热催化能耗高的问题。因此单一的传统技术很难满足日益增长的VOCs治理需求。
[0004]吸附技术、光催化技术、热催化技术之间耦合与协同处理是目前最高效的VOCs处理技术。其解决了吸附的易饱和难循环、光催化的低效率以及热催化的高能耗等问题。三种技术的耦合与协同不是将吸附、热催化和光催化进行简单叠加，而是充分利用材料的吸附性能，将空气中VOCs进行富集，提高反应物浓度，利用材料的光热催化性能，加快反应速率；相较于一般光催化剂仅吸收紫外以及可见光范围内的光能，进行光催化降解，光热催化剂能够在此基础上额外吸收近红外甚至红外范围的光能，通过光驱动热效应产生热能，进行热催化，实现对VOCs的高效降解。

技术实现思路

[0005]为了实现上述专利技术目的，针对上述技术问题，本专利技术提供一种硅藻土基光热催化复合材料的制备方法及应用。
[0006]包括以下步骤：
[0007](1)将硅藻土加入溶有铜源的溶液中，充分搅拌，形成均质的矿浆溶液；
[0008](2)将钛源溶液按一定摩尔比逐滴滴加到上述矿浆溶液中，在一定温度下剧烈搅拌一段时间后，在105℃下烘干；
[0009](3)将步骤(2)中的烘干产物研磨至97％通过200目筛后，焙烧一段时间，最终得到一定负载量的矿物基光热催化复合材料。
[0010]在本专利技术中，所述铜源为硝酸铜、硫酸铜或氯化铜；所述钛源为钛酸四丁酯或四异丙醇钛。优选地，铜源为硝酸铜，钛源为钛酸四丁酯。
[0011]在本专利技术中，硝酸铜与钛酸四丁酯摩尔比优选为1：(0.5～1.5)，更优选为1：(0.75～1.25)，最优选为1:1；反应温度优选为40～100℃，更优选为60～100℃，最优选为80℃；反应时间优选为1～6h，更优选为3～5h，最优选为4h。
[0012]本专利技术将硝酸铜与钛酸四丁酯摩尔比、反应温度和反应时间限定在上述范围内，使得生成的复合材料具有更多的活性位点，提高对污染物的降解能力。
[0013]在本专利技术中，所述焙烧温度优选为350～750℃，更优选为400～600℃，最优选为500℃；所述焙烧的时间优选为2～6h，更优选为3～5h，最优选为4h。升温速率优选为1～10℃/min，更优选为3～6℃/min，最优选为5℃/min。
[0014]本专利技术将焙烧温度、焙烧时间以及升温速率限定在上述范围，使得材料具有独特的孔道结构与晶型，表现出更强的反应活性。
[0015]在本专利技术中，负载量优选为10％～90％，更优选为30％～80％，最优选为60％。
[0016]本专利技术将负载量限定在上述范围，使得活性物质很好的分散在硅藻土表面以及孔道中，抑制单一催化剂团聚，暴露出更多活性位点。
[0017]本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术提供一种硅藻土基光热催化复合材料的制备方法及应用，提供了一种高效、低成本降解VOCs的光热催化复合材料，克服现有VOCs处理依赖单一技术，无法兼顾高效率、低能耗和高性价比的缺陷，将光热催化剂负载到硅藻土吸附剂表面和孔道中，既能有效提高催化剂分散性能与可回收性，降低使用成本，又可以利用载体对VOCs良好的吸附性能，提高材料光催化效率，具有生产工艺简单、价格低廉、降解效率高、应用广泛等优势。
具体实施方式
[0018]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0019]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0020]实施例1
[0021](1)将0.8g硅藻土加入溶有1.82g硝酸铜的溶液中，充分搅拌，形成均质的矿浆溶液；
[0022](2)将2.57ml钛酸四丁酯缓慢滴加到上述矿浆溶液中，并在80℃下强烈搅拌4h；
[0023](3)将上述步骤所得的烘干产物研磨至97％通过200目筛后，在空气气氛下500℃热处理4h，升温速率5℃/min。最终得到负载量为60％的CuO/TiO2@硅藻土复合光热催化剂。
[0024]实施例2
[0025]在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，步骤(1)中，硝酸铜替换为硫酸铜，硫酸铜加入量为1.21g。
[0026]实施例3
[0027]在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，步骤(1)中，硝酸铜替换为氯化铜，氯化铜加入量为1.02g。
[0028]实施例4
[0029]在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，步骤(2)中，钛酸四丁酯替换为四异丙醇钛，四异丙醇钛加入量为2.17ml。
[0030]实施例5
[0031]在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，步骤(2)中，反应温度为60℃，搅拌时间为5h。
[0032]实施例6
[0033]在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，步骤(2)中，反应温度为100℃，搅拌时间为3h。
[0034]实施例7
[0035]在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，步骤(3)中，焙烧温度为400℃，搅拌时间为5h。
[0036]实施例8
[0037]在实施例1的基础上，与实施例1不同的是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅藻土基光热催化复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硅藻土加入溶有铜源的溶液中，充分搅拌，形成均质的矿浆溶液；(2)将钛源溶液按一定摩尔比逐滴滴加到步骤(1)的矿浆溶液中，在一定温度下搅拌一定时间后，于105℃下烘干；(3)将步骤(2)中的烘干产物研磨至97％，通过200目筛，在一定温度下焙烧一定时间后，最终得到一定负载量的CuO/TiO2@硅藻土复合光热催化剂。2.根据权利要求1所述的硅藻土基光热催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的铜源为硝酸铜、硫酸铜或氯化铜。3.根据权利要求1所述的硅藻土基光热催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的钛源为钛酸四丁酯或四异丙醇钛。4.根据权利要求2所述的硅藻土基光热催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述铜源为硝酸铜。5.根据权利要求3所述的硅藻土基光热催化复合材料的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，孙志明，
申请(专利权)人：山东凯大新型材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：