以植物乳液为模板制备介孔金属氧化物光催化剂的方法技术

以植物乳液为模板制备介孔金属氧化物光催化剂的方法，属精细化工技术领域。以植物乳液为模板通过溶胶－凝胶法及烧结法得到比表面积高，孔径分布均匀且具有高催化活性的光催化剂。本发明专利技术提供一种环境友好、成本低廉、性能稳定、工艺简单、具有高催化活性的介孔金属氧化物光催化剂的制备方法。本发明专利技术提供的高催化活性的光催化剂可用于深度处理饮用水、工业有机废水，特别是对苯酚溶液的降解有明显效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光催化和材料化学合成领域，尤其是一种直接以植物分泌的乳液为模板制备介孔金属氧化物光催化剂的方法。
技术介绍
近年来，介孔材料制备技术得到了迅速发展，由于介孔氧化物材料具有较高的比 表面积和孔容，使其成为表面结构和多相催化等方面的重要研究对象，被广泛地应用于气 体分离、多相催化、传感及光、电、磁等众多领域。而随着人们环保意识的增强，开发可与大 自然资源相结合的材料或绿色产品，以降低对环境的破坏程度并提高生活品质已成为一大 趋势。光催化技术作为一项绿色的污染治理新技术，近些年来备受人们的关注。新型光催 化剂的制备是目前最具有挑战性的前沿课题。目前常用的光催化剂有二氧化钛(T叫)、硫 化镉(CdS)、氧化锌(Zn0)、氧化铝"1203)、氧化锡(Sn02)等半导体化合物。 合成介孔材料的主要方法是采用水热合成法、非水体系合成法、微波合成法、超声 波合成法等方法。同时，对于介孔金属氧化物光催化剂的制备一般是采用不同类型的有机 表面活性剂为模板。如申请号200610059353. 4，名称为"纳米介孔二氧化钛的低温制备方 法"的中国专利和申请号CN02119304. 5，名称为"具有高杀菌光活性介孔二氧化钛薄膜的制 备方法"的中国专利，都采用嵌段式共聚物为模板。这些合成方法成本高、工艺复杂、且有污 染。 生物模板由于具有资源丰富、成本低、无污染、容易去除等特点，已成为目前研究 的重要领域。专利号为200410054211的中国专利技术专利"利用植物模板制备多孔氧化物分 子筛的方法"，使用了木材、竹子、稻草壳等植物材料为模板。本课题组申请的中国专利技术专利 "以光敏活性物为模板的介孔晶体二氧化钛的制备方法"(已授权ZL200710065747. 5)，使 用了茈醌类衍生物或其他具有光敏活性的天然提取物为模板；申请的中国专利技术专利"以植 物皮、膜为模板制备介孔二氧化钛光催化剂的方法"(已授权ZL200710065939. 6)，采用蒜、 葱、西红柿、芒果、芦苇等植物皮、膜为模板。然而采用植物分泌乳液为模板合成介孔光催化 剂不但具有高度有序孔状结构，而且具有很高的光催化活性。其中采用植物乳液为模板合 成的介孔二氧化钛的光催化活性明显高于商业化P25的活性。 同时此方法具有资源丰富、无污染、工艺简单等特点。目前没有采用植物乳液为模 板制备介孔金属氧化物光催化剂的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以植物乳液为模板制备介孔金属氧化物光催化剂的方 法，要求制备条件温和，工艺稳定、可靠、成本低，产品的光催化效果好。 本专利技术以植物乳液为模板，通过溶胶_凝胶法及烧结法得到高比表面积、性能稳 定并且具有高催化活性的介孔光催化材料，本专利技术方法如下 1、取一定量的氨水、氢氧化钠或乙醇胺，用蒸馏水将其稀释到一定浓度，配置成稀3释剂。混合溶液中氨水、氢氧化钠或乙醇胺所占体积百分含量为1_5%。 2、取一定量的植物乳液，将其逐滴加入到上述混合溶液中得到模板剂的混合液。其中植物乳液占模板剂混合溶液的体积百分含量为比为0. 5-15%。 3、将所得模板剂混合溶液快速搅拌3-30分钟，在快速搅拌的条件下，加入前驱体 液。其中前驱体所占稀释剂的体积百分含量为5-15%。 4、将上述混合溶液在快速搅拌下加入分散剂乙酰丙酮。其中乙酰丙酮溶液占模板 剂混合溶液的体积百分含量为i-io%。 5、将所得溶液中速搅拌2-24小时，转移至容器中晶化1-10天，晶化温度为 70-10(TC，使其进行充分水热反应。取出溶液抽滤，并用蒸馏水洗涤。经60-9(TC干燥后，在 300-60(TC下烧结2-8小时，便得到介孔催化剂粉末。 上述模板剂为天然橡胶乳液来源于大戟科(特别是三叶橡胶树Hevea brasiliensis)、山药乳液来源于薯蓣科；来源于仙人掌科(如仙人掌乳汁)、漆树科(如芒 果乳汁)、桑科(如印度胶榕)等植物的植物乳液也可用作模板剂。 本专利技术制得具有催化活性的光催化剂可用于深度处理饮用水、工业有机废水剂有毒气体，尤其对降解有机染料和苯酚溶液有较好的效果。 本专利技术制得的光催化剂的光催化活性效果及评价 用空气中染料(亚甲基蓝、罗丹明B、龙胆紫、苯酚)降解反应作为光催化活性评价 的模型反应。太阳光作为光源，催化剂用量约为0. 05g，染料的体积为100mL，染料的浓度分 别为10、20、50、100ppm。在进行光催化实验时，选择一个晴朗的天气，直接把装有染料和催 化剂的烧杯置于太阳光中。用紫外-可见分光光度计检测染料浓度。从30min开始，紫外 最大吸收峰逐渐下降。 本方法制备的高度有序的光催化剂，具有以下优点 (1)所得介孔光催化剂具有高比表面积，孔径分布窄等特点，保证了该材料的活性 明显地高于相应非孔性材料的活性。 (2)采用植物乳液为模板，来源广泛，对环境友好，工艺简单，成本低廉。(3)采用可以控制水解速度的乙酰丙酮溶剂，在抑制沉淀生成的同时，可合成出更高活性的光催化剂。 (4)所得锐钛矿型介孔二氧化钛的光催化活性高，明显高于商业化的P25的活性。 附图说明 图1是本专利技术所制备的光催化剂之-谱图。 图2是本专利技术所制备的光催化剂之 图3是本专利技术所制备的光催化剂之-附图。 图4是本专利技术所制备的光催化剂之-图。 图5是本专利技术所制备的光催化剂之介孔二氧化钛降解亚甲基蓝的紫外_可见光'介孔二氧化钛的X射线衍射图。 介孔二氧化钛的孔径分布图及氮气吸附_脱介孔氧化铝的孔径分布图及氮气吸附_脱附-介孔氧化铝的透射电镜图。具体实施方式 实施例1 : 取8mL氨水溶解于800mL蒸馏水中得混合溶液。将4mL天然橡胶乳液逐滴加入 到上述溶液中，并快速搅拌5分钟。在快速搅拌的条件下加入80mL钛酸丁酯，中速搅拌24 小时后，转移至晶化瓶内，使其水热反应3天。取混合溶液抽滤，并用蒸馏水洗涤，滤出物在 9(TC条件下干燥6小时。40(TC条件下烧结5小时，便得到介孔二氧化钛。 实施例2 :取4mL氨水溶解于600mL蒸馏水中得混合溶液。将4mL山药乳液逐滴加入到上述 溶液中，并快速搅拌5分钟。在快速搅拌的条件下加入40mL钛酸丁酯，中速搅拌24小时后， 转移至晶化瓶内，使其水热反应7天。取混合溶液抽滤，并用蒸馏水洗涤，滤出物在9(TC条 件下干燥6小时。40(TC条件下烧结5小时，便得到介孔二氧化钛。 实施例3: 取8mL氨水溶解于800mL蒸馏水中得混合溶液。将8mL天然橡胶乳液逐滴加入到 上述溶液中，并快速搅拌5分钟，再加入4mL乙酰丙酮溶剂，继续快速搅拌5分钟。在快速 搅拌的条件下加入80mL钛酸丁酯，中速搅拌24小时后，转移至晶化瓶内，使其水热反应7 天。取混合溶液抽滤，并用蒸馏水洗涤，滤出物在9(TC条件下干燥6小时。40(TC条件下烧 结5小时，便得到介孔二氧化钛。 实施例4 : 取4mL氨水溶解于800mL蒸馏水中得混合溶液。将4mL天然橡胶乳液逐滴加入到 上述溶液中，并快速搅拌5分钟，再加入4mL乙酰丙酮溶剂，继续快速搅拌5分钟。在快速 搅拌的条件下加入80mL钛酸丁酯，中速搅拌24小时后，转移至晶化瓶内，使其水热反应7 天。取混合溶液抽滤，并用蒸馏水洗涤，滤出物在9(TC条件下干燥6小时。40(TC条件下烧 结5小时，便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以植物乳液为模板制备介孔二氧化钛（ＴｉＯ↓［２］）、氧化铝（Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］）、氧化锡（ＳｎＯ↓［２］）光催化剂的方法，其特征在于，方法步骤如下：（１）将模板剂植物乳液在稀释剂中浸泡１－１０分钟，随后加入前驱体液，形成混合溶液；（２）在搅拌条件下向上述混合溶液加入分散剂，使其反应２－２４小时；（３）在７０－１００℃条件下晶化１－１０天，抽滤、蒸馏水洗涤，自然干燥；（４）从室温开始以８－１２℃／分钟的升温速率升温至３００－６００℃，煅烧２－８小时，得到介孔金属氧化物光催化剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王家强，王宇楠，和佼，牛司江，薛学民，姚志昂，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]