一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法
专利名称：一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种二氧化钛光催化剂的制备方法，特别是涉及一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，应用于甲醛苯等气体污染物处理的环境净化领域。
背景技术：
近年来室内空气质量的日益恶化促使研究人员不懈地探求高效降解室内甲醛的方法，污染密闭隔绝技术、物理吸附技术、空气净化装置的开发、等离子体技术以及光催化技术等相继出现。其中，纳米TiO2由于催化活性高、氧化能力强、不易溶解、稳定性好以及价廉无毒等优势而被公认是最具开发前途和应用潜力的环保型光催化材料，但对低浓度的某些污染物光降解速度较慢；活性碳纤维(ACF)因其丰富的孔结构而具有优良的吸附特性，但由于存在饱和后的脱附问题，无法长期连续使用，同时还存在二次污染问题。而通过两者有机结合，利用活性碳的吸附性形成微细范围内的局部高浓度，再通过二氧化钛的光降解作用，即可解决连续使用、二次污染及提高光触媒使用效率等诸多问题。关于活性碳纤维负载二氧化钛催化降解气体污染物的研究中，有文献公开了一种负载型催化剂的制备方法，该方法以氢氧化钛乳液与稀硫酸合成酸化乳液，然后将处理后的活性碳纤维在其中浸溃，再经过热处理得到TiO2ACF光催化剂。有文献也公开了一种催化剂制备方法，其分别采用粉体涂覆法、液相沉积法和溶胶凝胶法制备TiO2ACF光催化剂用于净化水质。上述光催化材料对催化净化污染物具有一定的效率，但工艺相对复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、光催化效率高的负载型光催化材料及其制备方法。本发明采用的Ti02/ACF光催化剂制备方法具体如下:
一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，采用氧化改性和均匀沉淀相结合的技术制备二氧化钛/活性炭纤维光催化剂，主要步骤为:
将活性炭纤维，在双氧水中浸泡I小时后取出，用去离子水冲洗后，在烘箱中干燥4小时后取出待用；
以一定摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3小时后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5小时，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于氮气保护下在500°C下焙烧2小时，即得到二氧化钛/活性炭纤维光催化剂。所述的活性炭纤维为聚丙烯睛基、剑麻基、粘胶基、浙青基、盼醒树脂基活性炭纤维中的一种或其组合。所述双氧水浓度为0.5 5mol/l。所述钛盐中Ti4+与CO(NH2)2的摩尔比为1:1 3。
与现有技术相比，本发明采用氧化改性和均匀沉淀相结合的技术制备i02/ACF光催化剂，具有工艺简单、负载均匀等特点，其光催化效率有明显提高。本发明以通过均匀沉淀法制备的二氧化钛粉末为对比催化剂，原料气甲醛浓度为lmg/m3,8h后甲醒的降解率为68%。下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述。
具体实施例方式实施例1:
取2g的活性炭纤维，在5mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗5次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；
以Ti4+:C0(NH2)2=1:1的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。实施例2:
取2g的活性炭纤维，在5mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗5次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；
以Ti4+= CO(NH2)2=1: 3的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。实施例3:
取2g的活性炭纤维，在0.5mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗3次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；
以Ti4+:C0(NH2)2=1:1的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。实施例4:
取2g的活性炭纤维，在2.5mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗5次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；
以Ti4+= CO(NH2)2=1: 2的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。实施例5:
取2g的活性炭纤维，在5mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗5次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；以Ti4+= CO(NH2)2=1:2的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。实施例6:
取2g的活性炭纤维，在2mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗5次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；
以Ti4+= CO(NH2)2=1: 3的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。
权利要求
1.一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，采用氧化改性和均匀沉淀相结合的技术制备二氧化钛/活性炭纤维光催化剂，主要步骤为: 将活性炭纤维，在双氧水中浸泡I小时后取出，用去离子水冲洗后，在烘箱中干燥4小时后取出待用； 以一定摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3小时后待用； 将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5小时，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干； 将烘干的活性炭纤维于氮气保护下在500°C下焙烧2小时，即得到二氧化钛/活性炭纤维光催化剂。
2.根据权利要求1所述一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的活性炭纤维为聚丙烯睛基、剑麻基、粘胶基、浙青基、盼醒树脂基活性炭纤维中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，所述双氧水浓度为0.5 5mol/l。
4.根据权利要求1所述一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，所述钛盐中Ti4+与CO(NH2)2的摩尔比为1:1 3。
全文摘要
一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，采用氧化改性和均匀沉淀相结合的技术制备二氧化钛/活性炭纤维光催化剂，主要步骤为将活性炭纤维，在双氧水中浸泡1小时后取出，用去离子水冲洗后，在烘箱中干燥4小时后取出待用；以一定摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3小时后待用；将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80℃条件下搅拌5小时，待反应完全后取出活性炭纤维在100℃烘箱中烘干；将烘干的活性炭纤维于氮气保护下在500℃下焙烧2小时，即得到二氧化钛/活性炭纤维光催化剂。本方法具有制备工艺简单、负载均匀、光催化效率高等特点。
文档编号A62D101/28GK103100378SQ20111035190
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者张豪杰, 姚炜, 刘洋, 周洁, 邹娟珍, 何丹农 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司
技术领域：
本发明涉及一种二氧化钛光催化剂的制备方法，特别是涉及一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，应用于甲醛苯等气体污染物处理的环境净化领域。
背景技术：
近年来室内空气质量的日益恶化促使研究人员不懈地探求高效降解室内甲醛的方法，污染密闭隔绝技术、物理吸附技术、空气净化装置的开发、等离子体技术以及光催化技术等相继出现。其中，纳米TiO2由于催化活性高、氧化能力强、不易溶解、稳定性好以及价廉无毒等优势而被公认是最具开发前途和应用潜力的环保型光催化材料，但对低浓度的某些污染物光降解速度较慢；活性碳纤维(ACF)因其丰富的孔结构而具有优良的吸附特性，但由于存在饱和后的脱附问题，无法长期连续使用，同时还存在二次污染问题。而通过两者有机结合，利用活性碳的吸附性形成微细范围内的局部高浓度，再通过二氧化钛的光降解作用，即可解决连续使用、二次污染及提高光触媒使用效率等诸多问题。关于活性碳纤维负载二氧化钛催化降解气体污染物的研究中，有文献公开了一种负载型催化剂的制备方法，该方法以氢氧化钛乳液与稀硫酸合成酸化乳液，然后将处理后的活性碳纤维在其中浸溃，再经过热处理得到TiO2ACF光催化剂。有文献也公开了一种催化剂制备方法，其分别采用粉体涂覆法、液相沉积法和溶胶凝胶法制备TiO2ACF光催化剂用于净化水质。上述光催化材料对催化净化污染物具有一定的效率，但工艺相对复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、光催化效率高的负载型光催化材料及其制备方法。本发明采用的Ti02/ACF光催化剂制备方法具体如下:
一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，采用氧化改性和均匀沉淀相结合的技术制备二氧化钛/活性炭纤维光催化剂，主要步骤为:
将活性炭纤维，在双氧水中浸泡I小时后取出，用去离子水冲洗后，在烘箱中干燥4小时后取出待用；
以一定摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3小时后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5小时，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于氮气保护下在500°C下焙烧2小时，即得到二氧化钛/活性炭纤维光催化剂。所述的活性炭纤维为聚丙烯睛基、剑麻基、粘胶基、浙青基、盼醒树脂基活性炭纤维中的一种或其组合。所述双氧水浓度为0.5 5mol/l。所述钛盐中Ti4+与CO(NH2)2的摩尔比为1:1 3。
与现有技术相比，本发明采用氧化改性和均匀沉淀相结合的技术制备i02/ACF光催化剂，具有工艺简单、负载均匀等特点，其光催化效率有明显提高。本发明以通过均匀沉淀法制备的二氧化钛粉末为对比催化剂，原料气甲醛浓度为lmg/m3,8h后甲醒的降解率为68%。下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述。
具体实施例方式实施例1:
取2g的活性炭纤维，在5mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗5次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；
以Ti4+:C0(NH2)2=1:1的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。实施例2:
取2g的活性炭纤维，在5mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗5次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；
以Ti4+= CO(NH2)2=1: 3的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。实施例3:
取2g的活性炭纤维，在0.5mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗3次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；
以Ti4+:C0(NH2)2=1:1的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。实施例4:
取2g的活性炭纤维，在2.5mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗5次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；
以Ti4+= CO(NH2)2=1: 2的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。实施例5:
取2g的活性炭纤维，在5mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗5次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；以Ti4+= CO(NH2)2=1:2的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。实施例6:
取2g的活性炭纤维，在2mol/l的双氧水中浸泡Ih后取出，用去离子水冲洗5次后，在100°C烘箱中干燥4h后取出待用；
以Ti4+= CO(NH2)2=1: 3的摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3h后待用；
将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5h，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干；
将烘干的活性炭纤维于N2保护下在500°C下焙烧2h，即得到Ti02/ACF光催化剂。
权利要求
1.一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，采用氧化改性和均匀沉淀相结合的技术制备二氧化钛/活性炭纤维光催化剂，主要步骤为: 将活性炭纤维，在双氧水中浸泡I小时后取出，用去离子水冲洗后，在烘箱中干燥4小时后取出待用； 以一定摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3小时后待用； 将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80°C条件下搅拌5小时，待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干； 将烘干的活性炭纤维于氮气保护下在500°C下焙烧2小时，即得到二氧化钛/活性炭纤维光催化剂。
2.根据权利要求1所述一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的活性炭纤维为聚丙烯睛基、剑麻基、粘胶基、浙青基、盼醒树脂基活性炭纤维中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，所述双氧水浓度为0.5 5mol/l。
4.根据权利要求1所述一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，所述钛盐中Ti4+与CO(NH2)2的摩尔比为1:1 3。
全文摘要
一种活性碳纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，采用氧化改性和均匀沉淀相结合的技术制备二氧化钛/活性炭纤维光催化剂，主要步骤为将活性炭纤维，在双氧水中浸泡1小时后取出，用去离子水冲洗后，在烘箱中干燥4小时后取出待用；以一定摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液，均匀搅拌3小时后待用；将处理后的活性炭纤维置于钛盐和尿素的混合溶液中，在80℃条件下搅拌5小时，待反应完全后取出活性炭纤维在100℃烘箱中烘干；将烘干的活性炭纤维于氮气保护下在500℃下焙烧2小时，即得到二氧化钛/活性炭纤维光催化剂。本方法具有制备工艺简单、负载均匀、光催化效率高等特点。
文档编号A62D101/28GK103100378SQ20111035190
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者张豪杰, 姚炜, 刘洋, 周洁, 邹娟珍, 何丹农 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司
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