一种用于高效降解液相污染物的二氧化钛的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种制备具有高效降解液相污染物的二氧化钛的技术方法。通过溶胶凝胶法制备出的二氧化钛经双氧水表面处理后降解甲醛等液相有机污染物，短时间内光催化降解效率高达98％。且在经过7次的重复降解实验中，依旧保持95％以上的降解效果。本发明专利技术能够减少光降解液相有机污染物过程中二氧化钛的损耗，在环境保护方面有很大的助益。境保护方面有很大的助益。境保护方面有很大的助益。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高效降解液相污染物的二氧化钛的制备方法


[0001]本专利技术涉及二氧化钛的合成及表面处理领域，尤其是高效降解液相污染物的二氧化钛的制备。

技术介绍

[0002]1972年，Fujishima和Honda报道了在光电池法中用光辐射二氧化钛半导体单晶电极，发现水可持续发生光解反应生成氢气，从而使半导体催化剂的光催化还原反应成了催化领域研究的热点。1977年。Bard用二氧化钛做光催化剂氧化CN
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为OCN
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，开创了用光催化剂处理污水的先河。二氧化钛光催化材料是当前最具有应用潜力的中光催化剂，其具有耐光腐蚀、对生物无毒性、化学性质稳定、来源丰富等优点，被广泛应用于大气环境保护、废水污水处理、室内空气净化、杀菌消毒及农业等各个产业，涉及我们生活的方方面面。
[0003]利用二氧化钛降解水中污染物是一种较为突出的方法，然而一般合成未加表面处理的二氧化钛在紫外光下对液相污染物的降解效率不高。由于是在紫外光下对污染物进行降解，所以低效率的降解导致能源消耗巨大。
[0004]在目前研究中对二氧化钛进行表面处理分为三大类，包括二氧化钛表面无机处理、二氧化钛表面有机处理和二氧化钛表面复合处理。
[0005]二氧化钛表面无机处理所用到的处理剂有二氧化硅、氧化铝、氧化铁等，其主要是在二氧化钛颗粒表面形成一层无机的壳层结构，使二氧化钛与周围介质分离，以调控二氧化钛的光催化活性。
[0006]二氧化钛表面有机处理包括偶联剂法、酯化反应法、表面接枝改性、表面吸附。二氧化钛表面有机处理是在二氧化钛中添加具有亲水集团和亲油性基团的有机改性剂，使二氧化钛颗粒之间受到阻碍，消除或减弱二氧化钛颗粒之间的极性吸附作用，防止二氧化钛颗粒之间的团聚，提高二氧化钛在介质中的分散性。常用的有机表面处理剂包括胺类化合物、多元醇、有机酸盐、有机硅化合物等。
[0007]到目前为止，国内外没有关于用双氧水对二氧化钛进行表面处理的方法。本方法得到的二氧化钛的紫外光下对液相污染物的降解效率大大提高，很大程度上缩短了光催化降解的时间。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于通过对二氧化钛经过表面处理，制得具有高催化活性的二氧化钛，缩短光降解时间，减少能源的消耗。此方法制得的二氧化钛的高效性、重复使用性都比其他文献中提到的好。
[0009]本专利技术提供的一种用于高效降解液相污染物的二氧化钛的制备方法，包括下述步骤：
[0010](1)把钛酸丁酯，无水乙醇和去离子水混合，控制钛酸丁酯、无水乙醇、水的摩尔量比为1：20～25：2～4；
[0011](2)把第(1)步中得到的混合物在放在恒温状态下凝胶，凝胶时间为24～36h；
[0012](3)将(2)得到的凝胶研磨成粉末，将粉体在马弗炉中煅烧，升温速率在5℃/min～10℃/min间，煅烧温度为450℃～550℃，煅烧时间2h；
[0013](4)将(3)中煅烧后的二氧化钛用双氧水进行表面处理后，在70℃的烘箱中烘干2h，制得所述二氧化钛。
[0014]其中：
[0015]步骤(1)中，钛酸丁酯、无水乙醇、水的摩尔量比为1：20～25：2～4；
[0016]步骤(2)中，所述恒温凝胶24h～36h；
[0017]步骤(3)中，所述煅烧时间2h，煅烧温度450℃～550℃；
[0018]步骤(4)中，所述用双氧水对二氧化钛进行表面处理；
[0019]步骤(4)中，所述在70℃烘箱中烘干2h。
[0020]本专利技术制备得到的二氧化钛，可以在短时间内降解大量的液相污染物，在废水处理方面具有很大的价值，可以降低能源消耗，实现高效降解。
附图说明
[0021]图1(a)为经双氧水处理过后的二氧化钛的红外光谱图，(b)为未经处理的二氧化钛的红外光谱图。
[0022]图2为实施例3的二氧化钛在2h内重复使用降解甲醛的降解率。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例，进一步说明本专利技术。
[0024]实施例1
[0025]用250ml规格的烧杯，配置8.88mg/l的甲醛溶液，取4ml甲醛溶液待用，称取0.5g处理过后的二氧化钛，加入到烧杯中，磁力搅拌，并用紫外灯照射2h后取悬浮液离心，取上层清液4ml，采用乙酰丙酮显色法测甲醛的降解率。得到的二氧化钛对甲醛的降解率为90.0％，具有优异的光催化性能。
[0026]实施例2
[0027]称取0.5g制备得到的二氧化钛，加入到250ml，浓度为50mg/l亚甲基蓝溶液中，磁力搅拌，并用紫外灯照射2h。得到的二氧化钛对亚甲基蓝的降解率为100％，具有优异的光催化性能。
[0028]实施例3
[0029]称取0.5g制备得到的二氧化钛，加入到5.92mg/l的甲醛溶液中，紫外灯照射光催化降解2h后过滤，烘干，再重复加入到同样浓度的甲醛溶液中，重复八次，在重复使用过程中二氧化钛的量会有减少，每重复使用一次减少0.05g。得到的二氧化钛在第七次降解甲醛溶液时的降解率为97.2％，二氧化钛的质量为0.20g，具有优异的光催化性能。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高效降解液相污染物的二氧化钛的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)把钛酸丁酯，无水乙醇和去离子水混合，控制钛酸丁酯、无水乙醇、水的摩尔量比为1：20～25：2～4；(2)把第(1)步中得到的混合物在恒温状态下凝胶，凝胶时间24h～36h；(3)将(2)得到的凝胶研磨成粉末，将粉体在马弗炉中煅烧，升温速率在5℃/min～10℃/min间，煅烧温度为450℃～550℃，煅烧时间2h；(4)将(3)中煅烧后的二氧化钛用双氧水进行表面处理后，在70℃的烘箱中烘干2h，制得所述二氧化钛。2.根据权利要求1所述的用于高效降解液相污染物的二氧化钛的制备方法，其特征在于步骤(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李芙蓉，苗朋，刘杰，
申请(专利权)人：北京化工大学常州先进材料研究院，
类型：发明
国别省市：