本发明专利技术涉及二氧化钛光催化领域，具体地说是有关TiO2纳米管的制备、改性和固载的方法。本发明专利技术采用水热合成法制备了TiO2纳米管，并采用低温震荡多元醇法将Ag负载到TiO2纳米管上，最后采用浸渍-加温法将所制备的Ag改性催化剂固载到LDPE膜上。其特征在于：Ag修饰可以扩展所制备催化剂光谱响应范围，提高其对光的利用率，作为光生电子的捕获器，还能提高其光催化活性；将制备的Ag改性TiO2纳米管催化剂负载于低成本LDPE膜上，负载方法简单有效，解决了催化剂应用时的回收问题。在模拟太阳光照下，本方法制备的催化剂光催化氧化性良好，且具有较高的稳定性和可重复利用性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化钛光催化领域，具体地说是有关TiA纳米管的制备、改性和固载的方法。本专利技术采用水热合成法制备了 TiO2纳米管粉末，并采用低温震荡多元醇法将Ag 负载到TiA纳米管上，最后采用浸渍-加温法将所制备的Ag改性TiA纳米管粉末固载到 LDPE膜上。在模拟太阳光下，该方法制备出的催化剂能高效降解二苯胺，且具有良好的稳定性和可重复利用性。
技术介绍
光催化氧化技术作为一种新型的水污染治理技术，具高效、节能和适用范围广等特点，几乎可与任何有机物反应，常用来处理难生物降解有机物，将其直接矿化为无机小分子，具有广泛的应用前景。作为最有代表性的优良η型半导体，TiO2具有光催化活性高、价格相对较低和稳定性强等独特的优点，受到国内外学着的广泛关注。当能量大于TiO2半导体禁带宽度的光照射时，TiO2价带中电子将被激发到导带上，这样的电子称为光生电子 (e_)，同时价带上留下空穴(h+)。空穴与水、电子和O2发生作用产生氧化性极强的羟基自由基· 0H。· OH对作用物几乎无选择性，可以氧化各种难降解的有机物，且将其完全矿化为 H2OXO2等无机小分子。价带和空穴也同样是一种较强的氧化介质，可以直接进行氧化有机物反应。虽然光催化氧化技术存在着诸多优势，也吸引了大量研究者为之进行深入研究， 目前研究主要集中于TiO2光催化剂的制备及其性能表征等方面，但是，该项技术还存在着以下不足(1)光谱响应范围窄，太阳能利用率低。TiO2光催化剂带隙能较宽，为3. &V， 只能吸收λ彡387nm的光子，也就是说只能被波长较短的紫外线激发，即光吸收仅局限于紫外区。而照射到地面的太阳光中只有4% 6%的紫外光线，且TiO2的量子效率不高于 20%，因此太阳能的利用效率仅在左右，大大限制了对太阳能的利用。( 光催化反应效率不高。TiO2光催化剂产生的载流子(光生电子和空穴)复合率高，导致光量子效率低。 较低的光量子效率则是限制光催化实用化和工业化的主要原因之一。并且光催化剂反复使用时，催化活性有所降低，这是阻碍TW2光催化在处理有机污染物应用中的主要原因。针对光催化氧化技术存在的以上俩个主要问题，对TW2进行掺杂改性是普遍采用的方法。贵金属修饰沉积是一种可以捕获受激发产生的光生电子和有效改性方法。贵金属能在二氧化钛半导体表面上的能形成纳米级的原子簇，贵金属是通过改变体系的电子分布，形成捕获激发电子的khottky能垒，从而抑制光生电子和空穴的复合，提高二氧化钛的光催化活性等。同时，贵金属修饰可以扩展光谱响应范围，实现改性TiO2光催化剂的光谱响应范围向可见光区移动这一目标，进一步提高光催化性能。TiO2光催化技术中光催化剂的使用主要有两种形式，即直接使用TiA粉体的悬浮体系和将TiO2负载在载体上进行催化反应。在水处理的应用中，TiO2光催化剂在使用时， 常以悬浮态存在于反应系统中。这种方法的优点在于接触面积较大，能够充分发挥催化剂的吸附作用，传质效果好，但也存在易凝聚、难分离回收和二次污染等问题。因此，开发出适合的固载型催化剂是克服这些缺点的有效途径。目前，在光催化研究中，根据所选用载体的不同，常采用不同的固载方法，主要分为物理法和化学法俩大类，其中物理法主要有热/胶粘法和粉体烧结法，化学法主要有溶胶-凝胶法、离子交换法、液相沉积法等。而负载所用的载体主要有玻璃类、金属类、陶瓷类、吸附剂类、高分子聚合物类、阴阳离子交换剂类等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于制备一种具有较高的光催化活性的负载型二氧化钛催化剂。采用贵金属Ag修饰TW2纳米管，一方面扩展光谱响应范围，提高TiA对太阳光的利用率；另一方面，作为光生电子的捕获器，提高其光催化活性。选用低密度聚乙烯(LDPE)膜作载体， 将所制备的催化剂牢固负载于其表面，解决催化剂的回收和重复利用问题。实施本专利技术采用的技术方案如下所述采用水热合成法制备TiO2纳米管，并采用低温震荡多元醇法将Ag负载到T^2纳米管上，最后采用浸渍-加温法将所制备的Ag改性催化剂固载到LDPE膜上，从而得到LDPE膜负载型Ag改性TW2纳米管。在模拟太阳光照下，将制备出的负载型催化剂应用于光催化降解二苯胺，光催化效率高，且具有较高的稳定性和可重复利用性。实施本专利技术采用Ag改性TW2纳米管催化剂的制备包括如下所述步骤称取2g的 TiO2粉体(P25)置于体积为IOOml的聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中，倒入80ml浓度为lOmol/Ι的NaOH水溶液，磁力搅拌Ih待其充分混合后，置于温度为130°C的烘箱内水热反应24h后取出，自然冷却到室温，倒出上层清液。用超纯水将沉淀物洗涤至pH值为中性后，将其分散在0. lmol/1的稀盐酸中超声池；反复用超纯水洗至pH值为中性，离心分离得到的样品在80°C烘干Mh，随后在450°C的管式炉中灼烧2个小时即可得到TW2纳米管。 取制得的0.2g TiO2纳米管，将其置于容量为IOOml的平底烧瓶中，随后加入20mL乙二醇， 用少量NaOH溶液调节溶液的pH值约为8。将上述混合物超声分散30min，然后加入饱和 AgNO3无水乙醇溶液5mL。随后将其在50°C下恒温振荡8h，完毕后室温自然冷却。用无水乙醇洗涤上述混合物多次，离心分离得到样品置于在烘箱中，在50°C下充分干燥后，即可得黑褐色Ag改性TW2纳米管。实施本专利技术采用的Ag改性TW2纳米管催化剂的LDPE膜负载包括如下所述步骤 (1)将LDPE膜剪成2 X IOcm的长方形，在异丙醇超声洗净，然后用清水洗净，室温下晾干待用；⑵以异丙醇为溶剂，配制所制备粉末纳米管催化剂的悬浊液IOOmL,质量浓度为lg/L， 用磁力搅拌器充分搅拌陈化Mh ； (4)将LDPE膜浸泡在上述制备的催化剂悬浊液中10h，必要时辅以低速搅拌，然后悬挂于室内晾干，再放于烘箱内108°〇热处理101!;(5)将热处理后的LDPE膜先用超声波清洗仪在蒸馏水中超声清洗15min，再用蒸馏水冲净，以去除表面上附着的催化剂颗粒，最后将膜片在室温悬挂晾干。依照以上步骤即可最终制得LDPE膜负载型Ag改性TW2纳米管光催化剂。具体实施例方式实例1水热合成法制备TiA纳米管催化剂称取2g的TiA粉体(P25)置于体积为IOOml的聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中，倒入80ml浓度lOmol/Ι的NaOH水溶液，磁力搅拌Ih使其充分混合，将密封的水热反应釜置于温度为130°C的烘箱内水热反应24h后取出，待其自然冷却到室温，倒出上层清液。用超纯水将沉淀物洗涤至PH值为中性后，将其分散在0. lmol/1的稀盐酸中超声池； 反复用超纯水洗至PH值为中性，离心分离得到的样品在80°C烘干Mh，随后在450°C的管式炉中灼烧2个小时即可得到T^2纳米管，将所得样品置于干燥器中密封保存待用。实例2低温振荡多元醇法制备Ag-TiA纳米管取上述方法制得的0. 2g TiO2纳米管，将其置于容量为IOOml的平底烧瓶中，随后加入20mL乙二醇，用少量NaOH溶液调节溶液的pH值约为8。将上述混合物超声分散30min， 然后加入饱和AgNO3无水乙醇溶液5mL。随后将其在50°C下恒温振荡8h，完毕后室温自然冷却。用无水乙醇洗涤上述混合物多次，离心分本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种膜负载型贵金属改性的二氧化钛纳米管光催化剂及其制备方法，它采用水热合成法制备了ＴｉＯ２纳米管，并采用低温震荡多元醇法将Ａｇ负载到ＴｉＯ２纳米管上，最后采用浸渍－加温法将所制备的Ａｇ改性催化剂固载到ＬＤＰＥ膜上；Ａｇ修饰扩展所制备催化剂光谱响应范围，提高其对光的利用率，作为光生电子的捕获器，提高其光催化活性；将制备的Ａｇ改性ＴｉＯ２纳米管催化剂负载于低成本ＬＤＰＥ膜上，负载方法简单有效，解决了催化剂应用时的回收问题；在模拟太阳光照下，本方法制备的催化剂光催化氧化性良好，且具有较高的稳定性和可重复利用性。
【技术特征摘要】
1.一种膜负载型贵金属改性的二氧化钛纳米管光催化剂及其制备方法，它采用水热合成法制备了 TiA纳米管，并采用低温震荡多元醇法将Ag负载到TiA纳米管上，最后采用浸渍-加温法将所制备的Ag改性催化剂固载到LDPE膜上；Ag修饰扩展所制备催化剂光谱响应范围，提高其对光的利用率，作为光生电子的捕获器，提高其光催化活性；将制备的Ag改性TiO2纳米管催化剂负载于低成本LDPE膜上，负载方法简单有效，解决了催化剂应用时的回收问题；在模拟太阳光照下，本方法制备的催化剂光催化氧化性良好，且具有较高的稳定性和可重复利用性。2.根据权利要求1所述的膜负载型贵金属改性的二氧化钛纳米管光催化剂制备方法， 其特征在于Ag改性TW2纳米管的制备包括如下所述步骤称取2g的TW2粉体(P25)置于体积为IOOml的聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中，倒入80ml浓度为lOmol/Ι的NaOH 水溶液，搅拌Ih待其充分混合后，置于温度为130°C的烘箱内水热反应24h后取出，自然冷却到室温，倒出上层清液；用超纯水将沉淀物洗涤至PH值为中性后，将其分散在0. Imol/ 1的稀盐酸中超声池；反复用超纯水洗至PH值为中性，离心分离得到的样品在80°C烘干 Mh，随后在450°C的管式炉中灼烧2个小时即可得到TiO2纳米管；...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖羽堂，许双双，李志花，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：12
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