本发明专利技术提供了一种微米级负载型TiO2催化剂的制备方法，其制备方法包括以下步骤：载体的预处理、水解缓冲液的配制、微米级负载型TiO2催化剂的制备。本发明专利技术以微米级MCM-41介孔分子筛为载体，通过溶胶-凝胶法在载体孔道内原位生成TiO2纳米晶粒，其质量比为20%-70%。MCM-41介孔分子筛与TiO2耦合后制备成高活性微米级负载型TiO2催化剂，提高了纳米TiO2粉体在水介质中的分散性，易于分离回收，有效提高了TiO2光催化剂的光催化活性，采用微孔滤膜对其进行过滤回收，回收率可达100%。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机功能材料和精细化工制备技术，是一种微米级负载型TiO2催化剂的制备方法。
技术介绍
光催化技术是一种新兴的绿色水处理技术，其具有反应条件温和、能矿化绝大多数有机物和消除重金属离子污染等突出优点，已成为处理难降解废水的有效方法。在众多的半导体氧化物中，TiO2因其具有高效、无毒、化学性质稳定等优点，在难降解有机物矿化和去除重金属离子毒性等处理中具有独特的优势，是一种极具发展前途的水处理技术。纳米级粒径TiO2催化剂具有量子尺寸效应和量子隧穿效应等特性，具有较高的光量子效率和光催化活性。由于纳米级TiO2粒子难于从水介质分离，从而限制了纳米级粒径TiO2催化剂在实际水处理工艺中的应用。微米级大粒径TiO2易于从水介质分离，但由于量·子产率较低，难以满足光催化降解反应要求。如何在保持其高量子产率的同时，解决光催化剂的回收问题成为光催化氧化技术应用的瓶颈问题之一。研究认为，将纳米TiO2光催化剂负载于尺寸较大且性质稳定的载体表面，制备出微米级可分离型TiO2是解决这一问题的有效途径之一。MCM-41介孔分子筛是一种优良的催化剂载体，被广泛的用于多相催化领域和环保领域。研究发现将TiO2纳米晶粒负载到MCM-41分子筛孔道内壁，在保留TiO2原有高催化活性的基础上，结合MCM-41分子筛多孔吸附性和微米级特性，可在进一步提高复合催化剂催化活性的基础上达到微米级分离回收的目的。
技术实现思路
为解决上述技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种微米级负载型TiO2催化剂的制备方法，以微米级MCM-41分子筛为负载载体，利用介孔结构及化学性质稳定等优点，将TiO2纳米晶粒负载到其孔道内壁，以利于对污染物的吸附降解和催化剂的分离回收。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供微米级负载型TiO2催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤( I)载体的活化预处理以微米级MCM-41介孔分子筛为微米级负载型TiO2催化剂载体，将所述MCM-41介孔分子筛置于马弗炉中，采用热处理晶化成型阶梯升温保温法进行热处理活化MCM-41介孔分子筛，活化步骤为在lh-2h时间内升温到200°C _250°C，恒温lh_2h ;然后在lh_2h时间内升温到350°C -400°C，恒温lh-2h ;最后在lh_2h时间内升温到550°C -600°C，恒温4h_6h ；(2)钛酸丁酯水解缓冲液的配制将8. 52mL质量分数为36°/Γ38%的浓盐酸，加入到已装有无水乙醇溶剂的IOOOmL容量瓶中配制成的O. lmol/L的盐酸乙醇溶液作为钛酸丁酯水解缓冲液；(3)微米级负载型TiO2催化剂制备工艺 制备原料钛酸丁酯、无水乙醇、钛酸丁酯水解缓冲液、蒸馏水反应物质体积比为钛酸丁酯无水乙醇钛酸丁酯水解缓冲液蒸馏水+钛酸丁酯水解缓冲液=10:10:20-100:2. 1+5 ；将钛酸丁酯和无水乙醇置于梨形分液漏斗中，充分混合，得到钛酸丁酯组分，即A组分；将蒸馏水与水解缓冲液置于梨形分液漏斗中，充分混合，得到蒸馏水组分，即C组分；将I. 01g-9. 40g活化之后的MCM-41介孔分子筛与20ml-100ml水解缓冲液置于烧杯中混合，超声分散时间5-20min，使载体在水解缓冲液中分散均匀，置于磁力搅拌器上进行搅拌，得到水解缓冲液体系，即B组分。在15°C _35°C温度下，将A组分和C组分滴加到B组分中，通过钛酸丁酯的水解-缩聚反应来实现微米级负载型TiO2催化剂的制备；负载方法采用孔道水解原位生成法，通过超声波处理来实现钛酸丁酯孔道水解和原位生成；向B组分中滴加A组分，2min-10min时间之后开始滴加C组分；滴加期间对钛酸丁酯水解体系间歇进行超声处理，形成溶胶，继续搅拌，直至形成凝胶，将凝胶体系放置陈化时间为12h-24h，在温度为100°C -120°C范围内烘干12h_24h，形成乳白色固体颗粒，置于马弗炉中，在400°C-70(TC中灼烧2h-5h后，冷却、研磨、过筛，即得到微米级负载型TiO2催化剂。本专利技术的效果及优点I、在催化剂制备过程中，采用O. Imol / L的盐酸乙醇溶液作水解缓冲液能够有效延缓钛酸丁酯的快速水解-缩聚反应，具有缩短溶胶时间、简化制备工艺等优点。2、在微米级负载型TiO2催化剂制备过程中采用超声分散，超声波的处理可以使MCM-41分子筛在缓冲液中充分分散；并且在A组分滴加过程中使钛酸丁酯分子能够充分的扩散到分子筛孔道内进行水解，能有效解决TiO2纳米粒子在MCM-41分子筛载体表面的堆积团聚问题。3、采用该法制备的微米级负载型TiO2催化剂的负载牢固度较高，在制备过程中TiO2与MCM-41孔道表面的=Si-OH以化学键连接，生成Si-O-Ti键；Ti-0_Si键的形成有效的提高了此微米级负载型TiO2催化剂的负载牢固度。4、该微米级负载型TiO2催化剂在光催化处理废水过程中不粘付在反应器及光源表面，采用微滤膜(孔径O. 45um)可回收该微米级负载型TiO2催化剂，回收率可达100%，不会造成膜污染。附图说明图I为本专利技术微米级负载型TiO2催化剂制备的结构简图。具体实施例方式结合下列实施例对本专利技术的微米级负载型TiO2催化剂的制备方法加以说明。如图I所示，本专利技术的微米级负载型TiO2催化剂的制备方法包括以下步骤( I)载体的活化预处理以微米级MCM-41介孔分子筛为微米级负载型TiO2催化剂载体，将所述MCM-41介孔分子筛置于马弗炉中，采用热处理晶化成型阶梯升温保温法进行热处理活化MCM-41介孔分子筛，活化步骤为在lh-2h时间内升温到200°C _250°C，恒温lh_2h ;然后在lh_2h时间内升温到350°C -400°C，恒温lh-2h ;最后在lh_2h时间内升温到550°C -600°C，恒温4h_6h ；(2)钛酸丁酯水解缓冲液的配制将8. 52mL质量分数为36% 38%的浓盐酸，加入到已装有无水乙醇溶剂的IOOOmL容量瓶中配制成的O. lmol/L的盐酸乙醇溶 液作为钛酸丁酯水解缓冲液；(3)微米级负载型TiO2催化剂制备工艺制备原料钛酸丁酯、无水乙醇、钛酸丁酯水解缓冲液、蒸馏水反应物质体积比为钛酸丁酯无水乙醇钛酸丁酯水解缓冲液蒸馏水+钛酸丁酯水解缓冲液=10:10:20-100:2. 1+5 ；将钛酸丁酯和无水乙醇置于梨形分液漏斗中，充分混合，得到钛酸丁酯组分，即A组分；将蒸馏水与水解缓冲液置于梨形分液漏斗中，充分混合，得到蒸馏水组分，即C组分；将I. 01g-9. 40g活化之后的MCM-41介孔分子筛与20ml-100ml水解缓冲液置于烧杯中混合，超声分散时间5-20min，使载体在水解缓冲液中分散均匀，置于磁力搅拌器上进行搅拌，得到水解缓冲液体系，即B组分。在15°C _35°C温度下，将A组分和C组分滴加到B组分中，通过钛酸丁酯的水解-缩聚反应来实现微米级负载型TiO2催化剂的制备；负载方法采用孔道水解原位生成法，通过超声波处理来实现钛酸丁酯孔道水解和原位生成；向B组分中滴加A组分，2min-10min时间之后开始滴加C组分；滴加期间对钛酸丁酯水解体系间歇进行超声处理，形成溶胶，继续搅拌，直至形成凝胶，将凝胶体系放置陈化时间为12h-24h，在温本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微米级负载型TiO2催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）载体的活化预处理以微米级MCM？41介孔分子筛为微米级负载型TiO2催化剂载体，将所述MCM？41介孔分子筛置于马弗炉中，采用热处理晶化成型阶梯升温保温法进行热处理活化MCM？41介孔分子筛，活化步骤为：在1h？2h时间内升温到200℃？250℃，恒温1h？2h；然后在1h？2h时间内升温到350℃？400℃，恒温1h？2h；最后在1h？2h时间内升温到550℃？600℃，恒温4h？6h；（2）钛酸丁酯水解缓冲液的配制将8.52mL质量分数为36%~38%的浓盐酸，加入到已装有无水乙醇溶剂的1000mL容量瓶中配制成的0.1mol/L的盐酸乙醇溶液作为钛酸丁酯水解缓冲液；（3）微米级负载型TiO2催化剂制备工艺制备原料:钛酸丁酯、无水乙醇、钛酸丁酯水解缓冲液、蒸馏水反应物质体积比为：钛酸丁酯：无水乙醇：钛酸丁酯水解缓冲液：蒸馏水+钛酸丁酯水解缓冲液=10:10:20？100:2.1+5；将钛酸丁酯和无水乙醇置于梨形分液漏斗中，充分混合，得到钛酸丁酯组分，即A组分；将蒸馏水与水解缓冲液置于梨形分液漏斗中，充分混合，得到蒸馏水组分，即C组分；将1.01g？9.40g活化之后的MCM？41介孔分子筛与20ml？100ml水解缓冲液置于烧杯中混合，超声分散时间5？20min，使载体在水解缓冲液中分散均匀，置于磁力搅拌器上进行搅拌，得到水解缓冲液体系，即B组分。在15℃？35℃温度下，将A组分和C组分滴加到B组分中，通过钛酸丁酯的水解？缩聚反应来实现微米级负 载型TiO2催化剂的制备；负载方法采用孔道水解原位生成法，通过超声波处理来实现钛酸丁酯孔道水解和原位生成；向B组分中滴加A组分，2min？10min时间之后开始滴加C组分；滴加期间对钛酸丁酯水解体系间歇进行超声处理，形成溶胶，继续搅拌，直至形成凝胶，将凝胶体系放置陈化时间为12h？24h，在温度为100℃？120℃范围内烘干12h？24h，形成乳白色固体颗粒，置于马弗炉中，在400℃？700℃中灼烧2h？5h后，冷却、研磨、过筛，即得到微米级负载型TiO2催化剂。...
【技术特征摘要】
1.一种微米级负载型TiO2催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤 (1)载体的活化预处理 以微米级MCM-41介孔分子筛为微米级负载型TiO2催化剂载体，将所述MCM-41介孔分子筛置于马弗炉中，采用热处理晶化成型阶梯升温保温法进行热处理活化MCM-41介孔分子筛，活化步骤为在lh_2h时间内升温到200°C _250°C，恒温lh_2h ;然后在lh_2h时间内升温到350°C _400°C，恒温lh-2h ;最后在lh_2h时间内升温到550°C _600°C，恒温4h_6h ； (2)钛酸丁酯水解缓冲液的配制 将8. 52mL质量分数为36°/Γ38%的浓盐酸，加入到已装有无水乙醇溶剂的IOOOmL容量瓶中配制成的O. lmol/L的盐酸乙醇溶液作为钛酸丁酯水解缓冲液； (3)微米级负载型TiO2催化剂制备工艺 制备原料钛酸丁酯、无水乙醇、钛酸丁酯水解缓冲液、蒸馏水 反应物质体积比为钛酸丁酯无水乙醇钛酸丁酯水解缓冲液蒸馏水+钛酸丁酯水解缓冲液=10:10:20-100:2. 1+5 ； 将钛酸丁酯和无水乙醇置于梨形分液漏斗中，充分混合，得到钛酸丁酯组分，即A组分；将蒸馏水与水解缓冲液置于梨形分液漏斗中，充分混合，得到蒸馏水组分，即C组分；将I.01g-9. 40g活化之后的MCM-41介孔分子筛与20ml-100ml水解缓冲液置于烧杯中混合，超声分散时间5-20min，使载体在水解缓冲液中分散均匀，置于磁力搅拌器上进行搅拌，得到水解缓冲液体系，即B组分。在15°C _35°C温度下，将A组分和C...
【专利技术属性】
技术研发人员：费学宁，解立平，刘玉茹，董业硕，姜远光，
申请(专利权)人：天津城市建设学院，
类型：发明
国别省市：
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