一种漂浮型ＴｉＯ２／漂珠复合光催化剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种漂浮型ＴｉＯ２／漂珠复合光催化剂、其制备方法及应用，该光催化剂中作为载体的漂珠呈规则的球状，ＴｉＯ２在漂珠表面形成膜层。制备方法是在钛酸丁酯和无水乙醇的混合溶液中加入适量的超纯水，搅拌后形成ＴｉＯ２溶胶；将粉煤灰漂珠加入到ＴｉＯ２溶胶中，同时进行混合搅拌；室温下浸渍一段时间后，滤掉多余的ＴｉＯ２溶胶，烘干、煅烧产物，即得到光催化剂；在紫外光照射条件下漂浮型ＴｉＯ２／漂珠复合光催化剂对亚甲基蓝溶液有良好的降解性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光催化剂，特别是一种漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂及其制备 方法，本专利技术还涉及该光催化剂在紫外光照射条件下对亚甲基蓝的光催化降解性能。
技术介绍
在氧化物半导体中，锐钛矿型纳米1102光催化活性是最强的，且具有良好的化学 稳定性、抗磨损性、低成本、可以直接利用太阳光等优点，目前已被逐渐应用于废水处理、水 纯化以及空气净化等环境领域。在实际应用中，由于纳米1102颗粒细小，分离较困难，含纳 米Ti02颗粒悬浮液要经过过滤、离心、共聚和沉降等方法进行分离，处理过程比较复杂，因 而限制了其工业化的应用。因此，固定化光催化剂的研究受到了人们的关注。 漂珠是粉煤灰中的一种珠状颗粒，壁薄中空，能浮在水上，具有质轻、隔热、隔音、 耐高温及耐磨等特性。目前，粉煤灰漂珠多应用于建筑领域，如用于生产轻质高温隔热耐火 材料、漂珠填料、漂珠混凝土和低密度水泥等，但其产品的附加值低，综合利用的整体经济 效益还不高，提高粉煤灰漂珠的综合利用价值已是近几年来的研究热点。漂珠价格相对较 便宜，能够较长时间漂浮于水面上易接受光照，漂珠的特性也决定了其便于回收且可多次 重复利用，以漂珠为载体制备Ti02复合光催化剂，应该具有较大的应用开发价值。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供一种能够较长时间漂浮于水面上，并且便于回收 可多次重复利用的漂浮型TiOy漂珠复合光催化剂及其制备方法，该光催化剂对亚甲基蓝 具有较好的光催化降解效果。 本专利技术所述漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂，其特征在于作为载体的漂珠呈规则的球状，Ti02在漂珠表面形成膜层。 上述漂珠是粉煤灰中的一种珠状颗粒。 本专利技术中漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤 1)漂珠预处理将从粉煤灰中提取的漂珠用稀硝酸浸泡8 12h后，之后用蒸馏水漂洗，直至流出的水呈中性，烘干后备用； 2)以钛酸丁酯、无水乙醇、乙酰丙酮和超纯水为原料，钛酸丁酯、无水乙醇、乙酰丙 酮和超纯水的摩尔比为l : 22 : 1 : O. 5 1. 5，用浓硝酸调节其pH至3. 5 5. 5，搅拌 使其充分反应，然后加入聚乙二醇，使钛酸丁酯与聚乙二醇的摩尔比为800 1200 : l，加 热并搅拌使之充分溶解，即得到黄色透明的Ti02溶胶； 3)向Ti02溶胶中加入步骤1)预处理过的漂珠载体，使钛酸丁酯与漂珠的质量比 为5 10 : 1，搅拌使之混合均匀，浸渍12 36h后，过滤掉多余的溶胶，将滤出的样品烘 干，再置于马弗炉中于400°C 60(TC温度下煅烧1. 5h 2. 5h，煅烧后在空气中冷却至室 温，从而制得一次负载的Ti02/漂珠复合光催化剂；4)多次负载过程以上述步骤3)得到的样品为载体，重复步骤2)和步骤3)，以制得二次负载的Ti02/漂珠光催化剂；重复上述实验，以完成多次负载； 5)将步骤4)得到的催化剂样品用蒸馏水漂洗，并收集漂浮的Ti02/漂珠光催化 剂，将其置于烘箱中烘干，即制得漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂。 上述步骤4)中Ti02/漂珠的负载次数为2 4次。 此外，本专利技术还提供了该漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂在对亚甲基蓝溶液降解 过程中的应用。 由于漂珠价格相对较便宜，且能够较长时间漂浮于水面上，易接受光照，并便于回 收且可多次重复利用，所以用漂珠为载体的Ti02复合光催化剂不仅成本较低，且光照效果 很好，提高了光催化剂利用率。该光催化剂对亚甲基蓝溶液的降解效率较高，见表l。此外， 该催化剂的制备方法简单，易于实施，便于工业化利用。附图说明 图1是本专利技术涉及的漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂的扫描电镜形貌图。 图2是本专利技术涉及的漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂在紫外光照射下对亚甲基蓝溶液的降解效率图。具体实施例 实施例1 : 1)粉煤灰漂珠预处理用10%重量比稀硝酸浸泡8h后，用大量蒸馏水漂洗，直至 流出的水呈中性，烘干后备用。 2)以34g钛酸丁酯、71g无水乙醇、9. 8g乙酰丙酮和0. 9g超纯水为原料，用浓硝酸 调节其pH为5，搅拌lh，使其充分反应，然后加入2. 5g聚乙二醇20000，加热并搅拌使之充 分溶解，即得到黄色透明的Ti02溶胶； 3)向步骤2)中制得的Ti(^溶胶中加入3.4g预处理过的漂珠载体，搅拌使之混合 均匀，浸渍12h，过滤掉多余的溶胶，将滤出的样品烘干，再置于马弗炉中55(TC温度下煅烧 2. 5h，煅烧后在空气中冷却至室温； 4) 二次负载过程以上述步骤3)得到的样品为载体，重复2)、3)步骤，以制得二 次负载的Ti02/漂珠光催化剂； 5)然后将步骤4)得到的催化剂用蒸馏水漂洗，并收集漂浮型的Ti02/漂珠光催化 剂，将其置于烘箱中烘干，即制得漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂。其形貌图如图1所示。 图1是漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂的扫描电镜图。从图中可以看出漂珠呈 规则的球状，Ti02在漂珠表面形成了膜层，膜分布相对较均匀。图2是本专利技术涉及的漂浮 型Ti02/漂珠复合光催化剂在紫外光照射下对亚甲基蓝溶液的降解效率图，随着紫外光照 射时间的增加，亚甲基蓝溶液的降解率随之增加。 漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂光催化性能测试过程利用自制的光催化反应器， 将1. 8g步骤5)中制得的催化剂加到600mL浓度为20mg L—1的亚甲基蓝溶液中，在暗光 条件下通气搅拌达到亚甲基蓝溶液的吸附平衡，随后即进行紫外光照射降解亚甲基蓝的试 验，每隔一段时间取样，测量亚甲基蓝的降解效率。 表1中列出了实施例1中制得的漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂在紫外光照射条件下对亚甲基蓝溶液的降解效率。 实施例2 : 1)粉煤灰漂珠预处理用10%重量比稀硝酸浸泡10h后，用大量蒸馏水漂洗，直至 流出的水呈中性，烘干后备用。 2)以34g钛酸丁酯、71g无水乙醇、9. 8g乙酰丙酮和1. 8g超纯水为原料，用浓硝酸 调节其pH为3. 5，搅拌lh，使其充分反应，然后加入2g聚乙二醇20000，加热并搅拌使之充 分溶解，即得到黄色透明的Ti02溶胶； 3)向步骤2)中制得的Ti02溶胶中加入5g预处理过的漂珠载体，搅拌使之混合 均匀，浸渍24h，过滤掉多余的溶胶，将滤出的样品烘干，再置于马弗炉中45(TC温度下煅烧 2h，煅烧后在空气中冷却至室温； 4) 二次负载过程以上述步骤3)得到的样品为载体，重复2)、3)步骤，以制得二 次负载的Ti02/漂珠光催化剂； 5)然后将步骤4)得到的催化剂用蒸馏水漂洗，并收集漂浮型的Ti02/漂珠光催化 剂，将其置于烘箱中烘干，即制得漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂。 漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂光催化性能测试过程利用自制的光催化反应器， 将1. 8g步骤5)中制得的催化剂加到600mL浓度为20mg L—1的亚甲基蓝溶液中，在暗光 条件下通气搅拌达到亚甲基蓝溶液的吸附平衡，随后即进行紫外光照射降解亚甲基蓝的试 验，每隔一段时间取样，测量亚甲基蓝的降解效率。 表1中列出了实施例2中制得的漂浮型Ti02/漂珠复合光催化剂在紫外光照射条件下对亚甲基蓝溶液的降解效率。 实施例3 : 1)粉煤灰漂珠预处理用10X稀硝酸浸泡12h后，用大量蒸馏水漂洗，直至流出的 水呈中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种漂浮型ＴｉＯ↓［２］／漂珠复合光催化剂，其特征在于作为载体的漂珠呈规则的球状，ＴｉＯ↓［２］在漂珠表面形成膜层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李琴，李影，王炜，王冰，王翠兰，翟建平，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]