改性纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用技术

改性纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用，制备方法如下：1）在装有CCl4的反应器中加入纳米TiO2粉体，80℃下加入PCl3的CCl4溶液，90℃反应2-4h，去除CCl4得粉体Ⅰ；2）4-磺酸钠基苯基烷基磺酸钠的制备；3）4-磺酸钠基苯基溴代烷基磺酸钠的制备；4）将处理后的金属镁倒入盛有无水乙醚的反应器中，加入步骤3）所得产物，至镁全部反应，加入双(1,3-二苯基膦)丙基二氯化镍和步骤1）所得产物，回流15-20h，处理即得成品。本发明专利技术降解高浓度苯系污染物后，经分离回收，在多次重复使用后仍具有较高催化活性，重复使用7次后，8.0h后对高浓度、难降解苯系物的降解效率可达100%。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】改性纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用，制备方法如下：1）在装有CCl4的反应器中加入纳米TiO2粉体，80℃下加入PCl3的CCl4溶液，90℃反应2-4h，去除CCl4得粉体Ⅰ；2）4-磺酸钠基苯基烷基磺酸钠的制备；3）4-磺酸钠基苯基溴代烷基磺酸钠的制备；4）将处理后的金属镁倒入盛有无水乙醚的反应器中，加入步骤3）所得产物，至镁全部反应，加入双(1,3-二苯基膦)丙基二氯化镍和步骤1）所得产物，回流15-20h，处理即得成品。本专利技术降解高浓度苯系污染物后，经分离回收，在多次重复使用后仍具有较高催化活性，重复使用7次后，8.0h后对高浓度、难降解苯系物的降解效率可达100%。【专利说明】改性纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于催化氧化剂及其制备
，特别涉及一种改性纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
现代化学工业的高浓度废水有以下特点:色度高，有异味，易散发出刺鼻恶臭，熏染环境；有机物过饱和，浓度(以COD计)高于2000mg/L，有的甚至高达数十万mg/L，且含有不同类型的表面活性剂及有机溶媒等，自乳化、自分散和捕集能力强，污染物成悬浮态和液滴状；成分复杂，以芳香族化合物和杂环化合物居多(B0D5/C0D值< 0.3)，还含有硫化物、氮化物、重金属和另外的有毒有机物，可生化性极差，处理周期长；往往含有众多的酸、碱、盐，且浓度高，部分废水的盐含量甚至高达上万mg/L。其污染问题一直是水处理工程中亟需攻克的难题。 高浓度苯系物废水的性质和来源不同，治理技术多样，有溶剂萃取、膜分离、吸附、超声波降解、焚烧、Fenton氧化、臭氧氧化、电化学氧化和生物法等，这些方法主要存在工程造价昂贵、不能长期运行、不能达标排放且实际单位水量的运行成本较高等不足。这是因为废水处理效果不仅与水质、水量、处理周期、温度和PH值等外部环境条件有关，还与高浓度废水的化学组成和结构以及微生物种群等有密切关系，这也为解决成本过高的问题增加了困难。 锐钛矿型T12是一种催化活性较高、化学性质稳定、安全、价格低廉、绿色环保节能的半导体催化剂，在日光照条件下可诱导H2O分子电离出氢氧自由基(.0Η)，可分解几乎所有的有机污染物，生成C02、H2O0将T12超细化成纳米态还可以大大提高其光催化活性，但纳米二氧化钛粒子比表面积大，配位严重不足，而且T1-O键的不平衡使其极性很强，极易相互团聚，影响其实际使用效果；有研究证实，比起水中悬浮颗粒物(SPM)，纳米态的T12粒子在水体中容易迁移、不易沉降，有显著增加鲤鱼体内富集As (III)、As ( V )和Cd等的风险；另外，纳米T12粒子还具有造成遗传损伤的风险。 现有技术如中国专利CN102266792公布了一种氟化铵改性二氧化钛可见光催化剂的合成方法:以介孔MCF为载体，在其孔道内负载T12,再通过水热法结合低温真空活化法利用NH4F改性T12的可见光催化剂合成方法。该催化剂通过介孔材料优越的吸附能力，增强对高浓度的有机污染物的可见光催化降解性能，且具有操作简单、成本低廉、原料易得和紫外可见光活性较高的优点，但存在负载作用力较弱，在长期循环使用过程中无法避免T12纳米粒子流失的问题，并且污染物的降解实验证明其处理废水浓度较低、吸附量是有限的，与实际高浓度废水的光催化特点和机理过程有较大距离；中国专利CN102527439公布了一种具有光催化活性的聚合物/T12杂化膜的制备方法，实现了 T12纳米粒子在聚合物薄膜中的化学负载，不仅有效改善了纳米粒子的团聚，而且在光催化结束后，所述杂化膜可以直接从有机污染物溶液中取出，纳米粒子得到回收，解决了传统负载方法难以解决的在长期使用过程中T12纳米粒子的流失问题，保证长期使用中较高的光催化活性，且工艺简单，但与传统的疏水改性剂相似的是，该杂化膜本身很容易在光照下被T12降解，大大降低了稳定性，并且杂化膜的基膜纤维直径从原生粒径的2?50nm增加到100?300nm，限制了光催化活性的提高。综上所述，如何克服现有技术存在的不足已成为催化氧化剂领域亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提出一种改性纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用，本专利技术在水性体系中具有良好的分散相容性，适用2000至数十万mg/L的高浓度、难降解苯系污染物处理，降解快，效率高，可循环使用，且纳米T12粒子不容易流失，耐酸、碱、盐性能稳定，广泛适用于高浓度苯系污染物的处理。 本专利技术的技术方案: 改性纳米二氧化钛光催化剂，由以下步骤制备而得: I)将纳米T12粉体加入CCl4中，搅拌均匀后，升温至80°C，得混合物A ;将PCl3溶于CCl4中，混匀，将PCl3的CCl4溶液滴加至混合物A中，后升温至90°C，反应2_4h，回收反应液中的CCl4，得粉体I，其中=CCl4、纳米T12粉体、PC13、PCld^CCl4溶液的质量比为(10-20):1:(1/2-1/3):(5-10)； 2)将苯加入α-烯烃磺酸中，搅拌升温至130°C，待α -烯烃磺酸含量恒定，即得苯基烷基磺酸；冷却至10°c -20°C，继续搅拌，滴加发烟硫酸，滴加完毕，于25°C下搅拌反应2_3h，滴加0.2mol.Γ1稀盐酸，后加入质量分数为20%的NaOH水溶液，至溶液呈中性，除去溶剂，得膏状物II，将膏状物II溶于无水乙醇中，过滤，取滤液，除去溶剂，得4-磺酸钠基苯基烷基磺酸钠，干燥，得精制4-磺酸钠基-苯基-烷基磺酸钠，其中:α -烯烃磺酸、苯、发烟硫酸、稀盐酸、无水乙醇的质量比为1:(1/2-1): (3-5):(1-3): (2-4)； 3)将步骤2)所得4-磺酸钠基苯基烷基磺酸钠、CCl4及Br2依次加入反应器，力口热至回流，反应12-20h，依次用质量分数为9%的NaHCO3水溶液、蒸馏水、饱和食盐水洗涤，干燥，得4-磺酸钠基苯基溴代烷基磺酸钠，其中:4_磺酸钠基苯基烷基磺酸钠、CCl4, Br2,NaHCO3水溶液、蒸馏水、饱和食盐水的质量比为I: (20-40): (2-5): (50-200): (100-300):(100-200)； 4)用盐酸处理金属镁表面的氧化物，依次用无水乙醇和无水乙醚洗净，后将金属镁倒入盛有无水乙醚的反应器中，加入步骤3)所得4-磺酸钠基苯基溴代烷基磺酸钠，搅拌至镁全部反应，依次加入双(1，3- 二苯基膦)丙基二氯化镍和步骤I)所得粉体I，回流15-20h，将反应液倒入5°C -10°C的2mol -L^1的盐酸水溶液中，抽滤，滤饼用水洗涤，干燥，即得改性纳米二氧化钛光催化剂成品，其中:金属镁、反应器中的无水乙醚、4-磺酸钠基苯基溴代烷基磺酸钠、双(1，3-二苯基膦)丙基二氯化镍、步骤I)所得产物、盐酸水溶液和水的质量比为(1/10-1/3): (2-5):1:(1/1500-1/2000):(1/3-1/4):(15-30): (50-70)。 改性纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，包括以下步骤: I)将纳米T12粉体加入CCl4中，搅拌均匀后，升温至80°C，得混合物A ;将？(:13溶于CCl4中，混匀，本文档来自技高网...

【技术保护点】
改性纳米二氧化钛光催化剂，其特征在于由以下步骤制备而得： 1）将纳米TiO2粉体加入CCl4中，搅拌均匀后，升温至80℃，得混合物A；将PCl3 溶于CCl4中，混匀，将PCl3 的CCl4溶液滴加至混合物A中，后升温至90℃，反应2‑4 h，回收反应液中的CCl4，得粉体Ⅰ,其中：CCl4、纳米TiO2粉体、PCl3、PCl3 的CCl4溶液的质量比为（10‑20）：1：(1/2‑1/3)：(5‑10)；2）将苯加入α‑烯烃磺酸中，搅拌升温至130 ℃，待α‑烯烃磺酸含量恒定，即得苯基烷基磺酸；冷却至10℃‑20℃，继续搅拌，滴加发烟硫酸，滴加完毕，于25℃下搅拌反应2‑3 h，滴加0.2 mol·L ‑ 1稀盐酸，后加入质量分数为20%的NaOH水溶液，至溶液呈中性，除去溶剂，得膏状物Ⅱ，将膏状物Ⅱ溶于无水乙醇中，过滤，取滤液，除去溶剂，得4‑磺酸钠基苯基烷基磺酸钠，干燥，得精制4‑磺酸钠基‑苯基‑烷基磺酸钠，其中：α‑烯烃磺酸、苯、发烟硫酸、稀盐酸、无水乙醇的质量比为1：(1/2‑1) ：(3‑5) ：(1‑3) ：(2‑4)；3）将步骤2）所得4‑磺酸钠基苯基烷基磺酸钠、CCl4及Br2依次加入反应器，加热至回流，反应12‑20h，依次用质量分数为9%的NaHCO3水溶液、蒸馏水、饱和食盐水洗涤，干燥，得4‑磺酸钠基苯基溴代烷基磺酸钠，其中：4‑磺酸钠基苯基烷基磺酸钠、CCl4、Br2、NaHCO3水溶液、蒸馏水、饱和食盐水的质量比为1 ：(20‑40) ：(2‑5) ：(50‑200) ：(100‑300) ：(100‑200)；4）用盐酸处理金属镁表面的氧化物，依次用无水乙醇和无水乙醚洗净，后将金属镁倒入盛有无水乙醚的反应器中，加入步骤3）所得4‑磺酸钠基苯基溴代烷基磺酸钠，搅拌至镁全部反应，依次加入双(1,3‑二苯基膦)丙基二氯化镍和步骤1）所得粉体Ⅰ，回流15‑20 h，将反应液倒入5℃‑10℃的2 mol·L– 1的盐酸水溶液中，抽滤，滤饼用水洗涤，干燥，即得改性纳米二氧化钛光催化剂成品，其中：金属镁、反应器中的无水乙醚、4‑磺酸钠基苯基溴代烷基磺酸钠、双(1,3‑二苯基膦)丙基二氯化镍、步骤1）所得产物、盐酸水溶液和水的质量比为(1/10‑1/3)：(2‑5) ：1 ：(1/1500‑1/2000) ：(1/3‑1/4) ：(15‑30) ：(50‑70)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓辉，堵锡华，董黎明，周颖梅，史小琴，颜巍，王化建，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32