專利名稱：以沉淀白炭黑為載體的負(fù)載型納米TiO₂復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以沉淀白炭黑為載體的負(fù)載型納米TiO2復(fù)合材料的制備方法，屬 于無機化工與光催化材料領(lǐng)域。2.
背景技術(shù)：
20世紀(jì)70年代以來，納米TW2已被證實是一種高效、無毒、性能穩(wěn)定的光催化材 料。但實際使用中存在兩大問題。一是純納米TiO2易團(tuán)聚和難以回收。將其負(fù)載在合適的載體材料上是目前研究 解決其易團(tuán)聚和難以回收的主要方法之一。目前研究的用于負(fù)載納米TiO2的載體材料主 要有活性炭、分子篩、沸石、膨潤土、海泡石、玻璃、陶瓷、硅藻土等。沉淀白炭黑是一種用水 玻璃為主要原料生產(chǎn)的非晶質(zhì)二氧化硅粉體材料，具有比表面積大、孔隙率高、孔徑小、化 學(xué)穩(wěn)定性好等特點，是一種具有性能優(yōu)勢和成本比較優(yōu)勢的納米二氧化鈦載體材料。二是純納米TW2光催化劑自然光利用率不高。TiA是一種寬禁帶半導(dǎo)體，其銳鈦 礦型TiA的禁帶寬度為3. &V，只有波長較短的紫外光(300 400nm)才能被其吸收和利 用，極大地限制了納米TiO2光催化劑的應(yīng)用范圍。因此，利用可見光激發(fā)是研究TiO2光催化 劑的一個重要目標(biāo)，而摻雜則是解決其高效利用可見光或自然光的主要途徑。目前研究采 用的摻雜方式主要有兩種非金屬摻雜和金屬摻雜。金屬離子摻雜能夠有效地拓展TiO2的 可見光響應(yīng)，但是金屬離子摻雜的TW2熱穩(wěn)定性較差，摻雜金屬容易成為電子空穴復(fù)合中 心，有些摻雜方法需要昂貴的離子注入儀器；非金屬摻雜的TiA不僅在可見光區(qū)有較好的 響應(yīng)和表現(xiàn)出較強的光催化活性，且這種光催化活性是不以犧牲UV激發(fā)下光活性為代價， 可克服金屬離子摻雜的缺陷。而用與納米TiO2化學(xué)成分完全不同的非金屬材料作為載體 制備負(fù)載型納米TiA復(fù)合材料，對于納米TiA這種光催化劑來說本身也是一種摻雜方式， 可以提高納米TiA對可見光的利用率。本發(fā)明針對目前納米TiO2光催化材料存在的問題，以沉淀白炭黑為載體，提出一 種白炭黑負(fù)載納米T^2復(fù)合材料的制備方法。這種負(fù)載型納米二氧化鈦復(fù)合材料不僅可 以提高納米二氧化鈦材料對可見光的利用率和光催化性能，而且實用性好。3.

發(fā)明內(nèi)容
將沉淀白炭黑加水?dāng)嚢柚茲{，加酸調(diào)節(jié)pH值后對漿料降溫，然后依次加入TiCl4 溶液，硫酸銨溶液進(jìn)行反應(yīng)；將反應(yīng)液升至一定溫度后加入碳酸銨溶液調(diào)節(jié)溶液的PH值并 陳化一定時間；最后將反應(yīng)產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥和煅燒，即得沉淀白炭黑負(fù)載納米T^2材 料。其工藝步驟如下(1)沉淀白炭黑漿液制備將沉淀白炭黑加水?dāng)嚢柚茲{并加酸調(diào)至一定pH值；(2)納米TiO2負(fù)載對漿液進(jìn)行降溫，待溫度降至10°C以下后依次加入四氯化鈦溶3液和硫酸銨溶液進(jìn)行反應(yīng)；然后對反應(yīng)液進(jìn)行升溫，待反應(yīng)液溫度升至20°C以上后加入碳 酸銨溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的PH值并陳化；(3)將步驟(2)反應(yīng)產(chǎn)物過濾、洗滌，干燥、煅燒。以下為本發(fā)明的配方和主要工藝條件(1)沉淀白炭黑漿液制備清水與沉淀白炭黑的質(zhì)量比=100 1 10;漿液pH值為1.5 3.0。(2)納米 TiO2 負(fù)載①原、輔料質(zhì)量比為沉淀白炭黑四氯化鈦硫酸銨=100 20 200 30 180 ；②用碳酸銨溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值至4 6 ；③陳化溫度20 50°C ；陳化時間0. 5 2. Oh。(3)負(fù)載產(chǎn)物過濾、干燥與煅燒干燥溫度100 200°C ；煅燒溫度；350 900°C，保溫時間為1 6h。下面通過實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受所舉之例的限 制。用本發(fā)明制備的沉淀白炭黑負(fù)載納米TiO2復(fù)合材料，沉淀白炭黑顆粒表面上負(fù)載 了主要晶型為銳鈦型的納米TW2粒子；TW2晶粒度為10 20nm。沉淀白炭黑負(fù)載納米T^2復(fù)合材料在紫外光和可見光下均具有優(yōu)良的光催化性 能，紫外光下20min內(nèi)對羅丹明B溶液的光催化降解率達(dá)到90%以上；日光燈下，24h內(nèi)對 甲醛的降解去除率大于80 %。4.附圖內(nèi)容附

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。5.
具體實施例方式實施例一取沉淀白炭黑30kg，加水1500L、用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2，攪拌分散并冷卻至5°C后 依次加入配制好的質(zhì)量濃度為50%的四氯化鈦水溶液62L和濃度為200g/L的硫酸銨溶液 150L ；攪拌反應(yīng)并升溫至30°C后加入碳酸銨調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值為5. 0，然后在30°C溫度下陳 化1. Oh ；將反應(yīng)產(chǎn)物過濾、經(jīng)閃蒸式干燥機干燥后在連續(xù)式回轉(zhuǎn)爐中控溫620 650°C下煅 燒4h，即得沉淀白炭黑負(fù)載納米T^2材料。實施例二 取沉淀白炭黑30kg，加水1800L、用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2，攪拌分散并冷卻至4°C后 依次加入配制好的質(zhì)量濃度為50%的四氯化鈦水溶液80L和濃度為200g/L的硫酸銨溶液 200L ；攪拌反應(yīng)并升溫至30°C后加入碳酸銨調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值為4. 5，然后在30°C溫度下陳 化1. Oh;將反應(yīng)產(chǎn)物過濾、經(jīng)閃蒸式干燥機干燥后在連續(xù)式回轉(zhuǎn)爐中控溫620 650°C下煅 燒4h，即得沉淀白炭黑負(fù)載納米T^2材料。實施例三取沉淀白炭黑60kg，加水1800L、用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2，攪拌分散并冷卻至5°C后 依次加入配制好的質(zhì)量濃度為50%的四氯化鈦水溶液1 24L和濃度為200g/L的硫酸銨溶液300L ；攪拌反應(yīng)并升溫至后加入碳酸銨調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值為5.0，然后在30°C溫度下 陳化l.Oh ；將反應(yīng)產(chǎn)物過濾、經(jīng)閃蒸式干燥機干燥后在連續(xù)式回轉(zhuǎn)爐中控溫620 650°C下 煅燒4h，即得沉淀白炭黑負(fù)載納米T^2材料。表1為實施例所得產(chǎn)品的檢測結(jié)果。表1實施例樣品的檢測分析結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種以沉淀白炭黑為載體的負(fù)載型納米TiO2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于其制 備工藝步驟為(1)沉淀白炭黑漿液制備將沉淀白炭黑加清水?dāng)嚢柚茲{并加酸調(diào)至一定PH值；(2)納米TW2負(fù)載對步驟(1)所述漿液進(jìn)行降溫，待溫度降至10°C以下后依次加入四 氯化鈦溶液和硫酸銨溶液進(jìn)行反應(yīng)；然后對反應(yīng)液進(jìn)行升溫，待反應(yīng)液溫度升至20°C以上 后加入碳酸銨溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的PH值并陳化；(3)將步驟( 反應(yīng)產(chǎn)物過濾、洗滌，干燥、煅燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀白炭黑漿液制備，其特征是清水與沉淀白炭黑的質(zhì)量比 為100 1 10 ；漿液pH值為1. 5 3. 0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的納米1102負(fù)載，其特征是原、輔料質(zhì)量比為沉淀白炭 黑四氯化鈦硫酸銨=100 20 200 30 180 ；反應(yīng)終點pH值為4 6 ；陳化溫度 20 500C ；時間 0. 5 2. Oh0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉淀白炭黑負(fù)載納米TiA復(fù)合材料的制備方法，其特征是所 述的將反應(yīng)產(chǎn)物煅燒，其工藝條件為煅燒溫度350 900°C，保溫時間1 他。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以沉淀白炭黑為載體的負(fù)載型納米TiO2復(fù)合材料的制備方法。將沉淀白炭黑加水?dāng)嚢柚茲{，加酸調(diào)節(jié)pH值后對漿料降溫，然后依次加入TiCl4溶液，硫酸銨溶液進(jìn)行反應(yīng)；將反應(yīng)液升至一定溫度后加入碳酸銨溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值，然后陳化一定時間；最后將反應(yīng)產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥和煅燒，即得沉淀白炭黑負(fù)載納米TiO2復(fù)合材料。這種復(fù)合材料在紫外光和可見光下均具有優(yōu)良的光催化性能，日光燈下，24h內(nèi)對甲醛的降解去除率大于80％。
文檔編號A62D3/176GK102039117SQ200910093640
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者張曉波, 文明, 桂經(jīng)亞, 熊余, 王利劍, 石鈺, 鄭水林 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京), 洛陽理工學(xué)院