空气净化用复合光催化材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于净化空气的光催化净化复合材料的制备方法。该方法是以钛酸酯为原料溶胶－凝胶法制备二氧化钛溶胶，或纳米二氧化钛粉末在水中超声分散制备二氧化钛悬浮液，然后加入活性炭进行水热处理，制备含二氧化钛／活性炭复合催化剂的悬浮液；然后与制纸工艺结合，在纸的干燥工段前喷涂在纸上，经过干燥，压制成波纹形状，制备成二氧化钛为主要催化剂、活性炭为载体、纸为支承体的吸附型复合光催化净化材料。本发明专利技术的材料在封闭或半封闭空间中，经紫外光照射，通过光催化反应将空气中常见的挥发性有机污染物转化为无害产物。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所属的
是空气污染治理技术，特别是属于一种用于。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服二氧化钛的吸附能力较差，二氧化钛与载体粘结不牢固，光催化效率较低的不足，而提供一种制备方法，使二氧化钛与载体粘结牢固，提高了吸附能力和光催化效率的空气净化用复合光催化材料。本专利技术的采用的技术方案是利用水热处理法将二氧化钛负载到活性炭上制备二氧化钛/活性炭复合光催化剂悬浮液，然后喷涂在纸上，干燥后，制备成二氧化钛为主要催化剂、活性炭为载体、纸为支承体的吸附型复合光催化净化材料。所用的二氧化钛为主要催化剂，晶型为锐钛矿型，纯度不小于99％。二氧化钛的制备方法有两种，方法一由钛酸酯通过溶胶—凝胶法制备二氧化钛溶胶，方法二纳米二氧化钛粉末在水中超声分散制备二氧化钛悬浮液。溶胶或悬浮液中的二氧化钛的粒径为1～100nm。二氧化钛与吸附型活性炭复合，活性炭来源煤基或果壳炭。活性炭的粒度小于180目，比表面积在800～1400m2/g。本专利技术所用二氧化钛/活性炭的复合催化剂的制备方法，是利用水热处理法制备含二氧化钛/活性炭复合催化剂的悬浮液，即活性炭与溶胶或悬浮液一起进行水热处理，水热处理的温度为100～200℃，时间为5～15小时。活性炭的加入量与溶胶或水悬浮液所含的二氧化钛的量的比例为10～40∶60～90％(质量％)。水热处理法使溶胶中二氧化钛粒子在水热处理过程中实现晶型转变和结晶优异的粒子，这样减少成膜时溶胶的体积收缩，减少裂纹的发生，降低了后续的热处理温度。同时活性炭与溶胶或二氧化钛的悬浮液一起水热处理，提高了二氧化钛在活性炭上的均匀度，增加了二氧化钛与活性炭的粘结性，使复合质量得到改善。本专利技术所制备的空气净化用复合光催化材料，是用制备的二氧化钛/活性炭复合光催化剂悬浮液，与制纸工艺结合，在纸干燥工艺前进行喷涂，利用纸浆所用的粘合剂粘结二氧化钛/活性炭复合催化剂，在纸的加热过程同时干燥成形。喷涂在纸面的二氧化钛/活性炭复合催化剂干燥后的量为0.5～1.0mg/cm2。这样制备成二氧化钛为主要催化剂、活性炭为载体、纸为支承体的吸附型复合光催化净化材料，该材料压制成各种形状，用于净化空气污染物。本专利技术的制备工艺过程见附附图说明图1，材料压制后的形状见附图2。本专利技术和现有相关技术相比具有显著的特点和进步1.在水热处理过程中实现了二氧化钛的晶型转变和粒子熟化，这样可以减少成膜时溶胶的体积收缩，减少裂纹的发生，改善与活性炭的粘结性以及降低了后续的热处理温度。水热处理法使二氧化钛/活性炭复合均匀、牢固、稳定性高。2.二氧化钛/活性炭空气净化材料具有吸附性能和光催化性能，光催化过程中二氧化钛与活性炭有相互协同作用，活性炭提高了光催化效率，二氧化钛的光催化使活性炭再生，使得材料能长时间的使用。3.二氧化钛/活性炭复合催化剂与纸的工艺结合，工艺简单，成本降低，以纸为支承体易于加工成形，便于材料的更换。该方法所制备的空气净化材料具有更好的稳定性、催化活性和机械强度。本专利技术的光催化净化材料的样品在间歇循环系统进行光催化评价。光催化反应用紫外光作为光源，实验所用的样品量为3g。在通常的实验条件下温度25±1℃，相对湿度40～45％，进行苯和丁醛的光催化实验，其中苯和丁醛的初浓度为20ppm，本专利技术的样品对苯的光催化40min的转化率为99％，对丁醛20min的转化率为99％，与样品3对照都提高了一倍的光催化效率，苯的光催化效果见附图3，丁醛的光催化效果见附图4。图2是空气净化材料形状示意3是苯的光催化效果图。横坐标为光照时间(min)，纵坐标为苯的浓度(ppm)。图中●代表样品1，■代表样品2，▲代表样品3。图4是丁醛的光催化效果图。横坐标为光照时间(min)，纵坐标为丁醛的浓度(ppm)。图中图中●代表样品1，■代表样品2，▲代表样品3。权利要求1.一种用于净化空气的光催化净化复合材料的制备方法，其特征在于利用水热处理法将二氧化钛负载到活性炭上制备二氧化钛/活性炭复合光催化剂悬浮液，然后喷涂在纸上，干燥后，制备成二氧化钛为主要催化剂、活性炭为载体、纸为支承体的吸附型复合光催化净化材料。2.根据权利要求1所述的催化材料，其特征是二氧化钛为锐钛矿型，纯度不小于99％，二氧化钛的粒径为1～100nm；二氧化钛的制备方法有两种，方法一由钛酸酯通过溶胶—凝胶法的方法制备二氧化钛溶胶；方法二纳米二氧化钛粉末在水中超声分散制备二氧化钛悬浮液。3.根据权利要求1所述的催化材料，其特征是活性炭为吸附型活性炭，来源于煤基、果壳炭，活性炭的粒度小于180目，比表面积为800～1400m2/g。4.根据权利要求1所述的催化材料，其特征是二氧化钛/活性炭复合催化剂的制备方法是利用水热处理法制备含二氧化钛/活性炭复合催化剂的悬浮液，温度为100～200℃，时间为5～15小时。5.根据权利要求4所述的二氧化钛/活性炭复合催化剂的制备方法，其特征是活性炭与溶胶或水悬浮液所含的二氧化钛的比例为10～40∶60～90(质量％)。6.根据权利要求1所述的催化材料，其特征是制备的悬浮液在纸干燥工艺前进行喷涂，利用纸浆所用的粘合剂粘结二氧化钛/活性炭复合催化剂，在纸的加热过程同时干燥成形。7.根据权利要求6所述的悬浮液喷涂工艺，其特征是喷涂在纸面的二氧化钛/活性炭复合催化剂干燥后的量为0.5～1.0mg/cm2。全文摘要本专利技术公开了一种用于净化空气的光催化净化复合材料的制备方法。该方法是以钛酸酯为原料溶胶－凝胶法制备二氧化钛溶胶，或纳米二氧化钛粉末在水中超声分散制备二氧化钛悬浮液，然后加入活性炭进行水热处理，制备含二氧化钛/活性炭复合催化剂的悬浮液；然后与制纸工艺结合，在纸的干燥工段前喷涂在纸上，经过干燥，压制成波纹形状，制备成二氧化钛为主要催化剂、活性炭为载体、纸为支承体的吸附型复合光催化净化材料。本专利技术的材料在封闭或半封闭空间中，经紫外光照射，通过光催化反应将空气中常见的挥发性有机污染物转化为无害产物。文档编号B01J21/00GK1454708SQ02116739公开日2003年11月12日 申请日期2002年4月30日 优先权日2002年4月30日专利技术者张建臣, 郭坤敏 申请人:中国人民解放军63971部队 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于净化空气的光催化净化复合材料的制备方法，其特征在于：利用水热处理法将二氧化钛负载到活性炭上制备二氧化钛／活性炭复合光催化剂悬浮液，然后喷涂在纸上，干燥后，制备成二氧化钛为主要催化剂、活性炭为载体、纸为支承体的吸附型复合光催化净化材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建臣，郭坤敏，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九七一部队，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]