專利名稱：采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備光催化劑的方法。
背景技術(shù)：
自然環(huán)境是人類的生存與發(fā)展，社會(huì)的文明與進(jìn)步的基本保障。但是近年 來(lái)工業(yè)化的迅速發(fā)展，城市化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使其環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，有 害物質(zhì)的排放也在逐年加大，尤其是室內(nèi)裝修過(guò)程中會(huì)釋放出揮發(fā)性有機(jī)物
(VOCs)。目前光催化劑因含量豐富、價(jià)格低廉并以太陽(yáng)光為能源驅(qū)動(dòng)力，逐 漸代替了生物化學(xué)制劑成為綠色環(huán)保劑。但是現(xiàn)有的光催化劑主要是以粉體形 式存在，這樣造成了光催化劑難于回收，形成環(huán)境的二次污染；而應(yīng)用基材負(fù) 載制備光催化劑也存在制備工藝復(fù)雜、基材不可重復(fù)使用的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有光催化劑難于回收、造成二次污染；方法工藝 復(fù)雜、基材不可重復(fù)使用的問(wèn)題，而提供一種采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光 催化劑的方法。
采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、在攪
拌狀態(tài)下將30 40mL的鈦酸四丁酯加入到60 S0mL的乙醇中，再加入20 30mL的冰醋酸，并以200 400r/min的攪拌速率攪拌30min，得原驅(qū)液；二、 將30 40mL的乙醇加入到30 40mL的去離子水并用HC1溶液調(diào)節(jié)pH值至 2 3，得滴加液；三、在溫度為25 35。C、攪拌速率為100 800r/min的條件 下將滴加液以1滴/s的速度加入原驅(qū)液中，然后置于26。C的條件下繼續(xù)攪拌 1 2h，得Ti02溶膠，然后在溫度為20 4(TC條件下陳化2 3h;四、采用絲 網(wǎng)印刷法將陳化的Ti02溶膠均勻涂覆于基材上，然后在溫度為20 40。C條件 干燥處理20 40min，再以5 10°C/min的速率升溫至200 250°C ，保溫l 2h，然后再以5 10。C/min的速度升溫至350 45(TC，煅燒處理2 3h，之后 自然冷卻至室溫；五、再重復(fù)步驟四1 5次，即得負(fù)載型光催化劑；其中步 驟四中基材為陶瓷板或玻璃板。本發(fā)明方法中以活性炭纖維為基材，步驟四為采用絲網(wǎng)印刷法將陳化的
Ti02溶膠均勻涂覆于基材上，然后在溫度為20 40。C條件干燥處理20 40min，而后轉(zhuǎn)入氮?dú)猸h(huán)境中，在升溫速率為5 10°C/min的環(huán)境中升溫至 200 250°C，保溫1 2h,然后再以5 10°C/min的速度升溫至350 450°C， 煅燒處理2 3h，之后自然冷卻至室溫。
本發(fā)明采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方法能夠得到結(jié)晶度好、 粒度分布均勻的光催化劑薄膜，易于回收，可重復(fù)使用不會(huì)造成二次污染。
在光照條件下，本發(fā)明得到的負(fù)載型光催化劑可實(shí)現(xiàn)對(duì)苯的迅速去除，對(duì) 苯的去除率為25% 31%，且可循環(huán)使用。
本發(fā)明制備得到的負(fù)載型光催化劑附著性好，不易脫落可操作性強(qiáng)，易于 工業(yè)化生產(chǎn)。按照本發(fā)明方法制備的負(fù)載型光催化劑可重復(fù)使用同時(shí)降低了制 備成本；本發(fā)明原材料價(jià)格便宜、工藝簡(jiǎn)單、快捷且設(shè)備簡(jiǎn)單。


圖1是具體實(shí)施方式
二十得到的負(fù)載型光催化劑擴(kuò)大1萬(wàn)倍的掃描電鏡 圖，圖2是具體實(shí)施方式
二十一得到的負(fù)載型光催化劑擴(kuò)大1萬(wàn)倍的掃描電鏡 圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方 式間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方
法按以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、在攪拌狀態(tài)下將30 40mL的鈦酸四丁酯加入到60 80mL的乙醇中，再加入20 30mL的冰醋酸，并以200 400r/min的攪拌速 率攪拌30min，得原驅(qū)液；二、將30 40mL的乙醇加入到30 40mL的去離 子水并用HCl溶液調(diào)節(jié)pH值至2 3，得滴加液；三、在溫度為25 35。C、 攪拌速率為100 800r/min的條件下將滴加液以1滴/s的速度加入原驅(qū)液中， 然后置于26t:的條件下繼續(xù)攪拌1 2h，得Ti02溶膠，然后在溫度為20 40 °。條件下陳化2 311;四、采用絲網(wǎng)印刷法將陳化的Ti02溶膠均勻涂覆于基材 上，然后在溫度為20 40。C條件干燥處理20 40min，再以5 10°C/min的速 率升溫至200 25(TC，保溫1 2h，然后再以5 10。C/min的速度升溫至350 450°C，煅燒處理2 3h，之后自然冷卻至室溫；五、再重復(fù)步驟四1 5次， 即得負(fù)載型光催化劑；其中步驟四中基材為陶瓷板或玻璃板。
本實(shí)施方式步驟二中HC1溶液不僅具有調(diào)節(jié)pH值的作用，而且具有催化
的作用。
本實(shí)施方式步驟四中陶瓷板和玻璃板均在市場(chǎng)購(gòu)買。 本實(shí)施方式步驟四在350 450。C條件下煅燒處理，不僅溫度低，對(duì)基材 (陶瓷板、玻璃板)機(jī)械性能損害小，而且可節(jié)省大量能源。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟一中將 32 38mL的鈦酸四丁酯加入到65 75mL的乙醇中，再加入22 28mL的冰 醋酸。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟一中將 35mL的鈦酸四丁酯加入到70mL的乙醇中，再加入25mL的冰醋酸。其它步
驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三的不同點(diǎn)是步驟一 中攪拌速率為250 350r/min。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一至三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三的不同點(diǎn)是步驟一 中攪拌速率為300r/min。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一至三相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五的不同點(diǎn)是步驟二 中將35mL的乙醇加入到32mL的去離子水并用HC1溶液調(diào)節(jié)pH值至3。其 它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一至五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、四或五的不同點(diǎn)是歩驟 二中HC1溶液的摩爾濃度為lmol/L。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一、四或五 相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七的不同點(diǎn)是步驟三中在溫 度為28 32°C、攪拌速率為300 600r/min的條件下將滴加液以1滴/s的速度 加入原驅(qū)液中。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七的不同點(diǎn)是步驟三中在溫 度為30°C、攪拌速率為400r/min的條件下將滴加液以1滴/s的速度加入原驅(qū) 液中。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式七相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、四、五、八或九的不同
點(diǎn)是步驟三中在溫度為30。C條件下陳化2.5h。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一、
四、五、八或九相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十的不同點(diǎn)是步驟
四中在溫度為3(TC條件干燥處理30min。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一至十相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十的不同點(diǎn)是步驟四中
在升溫速率為6 9。C/min的環(huán)境中升溫至210 24(TC，保溫1.2 1.8h。其它
步驟及參數(shù)與實(shí)施方式十相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十的不同點(diǎn)是步驟四中在 升溫速率為8。C/min的環(huán)境中升溫至22(TC，保溫1.5h。其它步驟及參數(shù)與實(shí)
施方式十相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、四、五、八、九、十 二或十三的不同點(diǎn)是步驟四中以6 9°C/min的速度升溫至380 420°C，煅燒 處理2.2 2.8h。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一、四、五、八、九、十二或十 三相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、四、五、八、九、十 二或十三的不同點(diǎn)是步驟四中以8°C/min的速度升溫至400°C ，煅燒處理2.5h。 其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一、四、五、八、九、十二或十三相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十四或十五的不同點(diǎn)是步 驟五中重復(fù)步驟四3次。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式十四或十五相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十四或十五的不同點(diǎn)是步
驟五中重復(fù)步驟四4次。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式十四或十五相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、四、五、八、九、十
二、十三、十六或十七的不同點(diǎn)是基材為活性炭纖維，步驟四為采用絲網(wǎng)印刷
法將陳化的Ti02溶膠均勻涂覆于基材上，然后在溫度為20 40。C條件干燥處 理20 401^11，而后轉(zhuǎn)入氮?dú)猸h(huán)境中，在升溫速率為5 10。C/min的環(huán)境中升 溫至200 250°C，保溫1 2h，然后再以5 10°C/min的速度升溫至350 450 °C，煅燒處理2 3h，之后自然冷卻至室溫。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一、四、 五、八、九、十二、十三、十六或十七相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十八的不同點(diǎn)是步驟四 中氮?dú)獾募兌葹?9%。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式十八相同。
具體實(shí)施方式
二十本實(shí)施方式采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的 方法按以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、在攪拌狀態(tài)下將35mL的鈦酸四丁酯加入到70mL 的乙醇中，再加入35mL的冰醋酸，并以300r/min的攪拌速率攪拌30min，得 原驅(qū)液；二、將35mL的乙醇加入到32mL的去離子水并用HCl溶液調(diào)節(jié)pH 值至3，得滴加液；三、在溫度為3(TC、攪拌速率為400r/min的條件下將滴 加液以1滴/s的速度加入原驅(qū)液中，并置于26。C的條件下繼續(xù)攪拌2h，得Ti02 溶膠，然后在溫度為30。C條件下陳化3h;四、采用絲網(wǎng)印刷法將陳化的Ti02 溶膠均勻涂覆于活性炭纖維上，然后在溫度為3(TC條件干燥處理30min，而后 轉(zhuǎn)入氮?dú)猸h(huán)境中，在升溫速率為10°C/min的環(huán)境中升溫至25(TC，保溫2h， 然后再以6"C/min的速度升溫至30(TC，煅燒處理2h，之后自然冷卻至室溫；
五、 重復(fù)步驟四4次，即得負(fù)載型光催化劑。
圖1是本實(shí)施方式負(fù)載型光催化劑擴(kuò)大1萬(wàn)倍的掃描電鏡圖，從圖中可以 看出負(fù)載型光催化劑表面致密、完整，結(jié)晶度好、粒度分布均勻。
活性炭纖維基材附著光催化劑的表面積為24m2，在苯初始濃度為 5853mg/m3、氣相體系的溫度恒定在70°C 、氣體循環(huán)速率lL/min、可見光條件 下光照時(shí)間為60min的條件下，本實(shí)施方式得到負(fù)載型光催化劑對(duì)苯分解率為 30%。
本實(shí)施方式是采用絲網(wǎng)印刷法制備了負(fù)載型光催化劑。相對(duì)與浸漬法、旋 轉(zhuǎn)法、濺射法和超聲波涂層法等方法相比此方法具有操作簡(jiǎn)便，重復(fù)效果高， 成本低廉，有利于實(shí)用化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
二H"^—本實(shí)施方式采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑
的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、在攪拌狀態(tài)下，將35mL的鈦酸四丁酯加入到 70mL的乙醇中，再加入35mL的冰醋酸，并以300r/min的攪拌速率攪拌30min， 得原驅(qū)液；二、將35mL的乙醇加入到32mL的去離子水并用HC1溶液調(diào)節(jié) pH值至3，得滴加液；三、在溫度為30。C、攪拌速率為400r/min的條件下將 滴加液以1滴/s的速度加入原驅(qū)液中，并置于26。C的條件下繼續(xù)攪拌2h，得TiCV溶膠，然后在溫度為30。C條件下陳化3h;四、采用絲網(wǎng)印刷法將陳化的
Ti02溶膠均勻涂覆于玻璃板上，然后在溫度為3(TC條件干燥處理30min，在升 溫速率為10°C/min的環(huán)境中升溫至200°C，保溫2h，然后再以6°C/min的速 度升溫至30(TC，煅燒處理2h，之后自然冷卻至室溫；五、重復(fù)步驟四4次， 即得負(fù)載型光催化劑。
圖2是本實(shí)施方式負(fù)載型光催化劑擴(kuò)大1萬(wàn)倍的掃描電鏡圖，從圖中可以 看出負(fù)載型光催化劑表面致密、完整，結(jié)晶度好、粒度分布均勻。
玻璃板基材附著光催化劑的表面積為24m2，在苯初始濃度為5853mg/m3、 氣相體系的溫度恒定在70°C、氣體循環(huán)速率1L/min、可見光條件下光照時(shí)間 為60min的條件下，本實(shí)施方式得到負(fù)載型光催化劑對(duì)苯分解率為28%。
權(quán)利要求
1、采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方法，其特征在于采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、在攪拌狀態(tài)下將30～40mL的鈦酸四丁酯加入到60～80mL的乙醇中，再加入20～30mL的冰醋酸，并以200～400r/min的攪拌速率攪拌30min，得原驅(qū)液；二、將30～40mL的乙醇加入到30～40mL的去離子水并用HCl溶液調(diào)節(jié)pH值至2～3，得滴加液；三、在溫度為25～35℃、攪拌速率為100～800r/min的條件下將滴加液以1滴/s的速度加入原驅(qū)液中，然后置于26℃的條件下繼續(xù)攪拌1～2h，得TiO2溶膠，然后在溫度為20～40℃條件下陳化2～3h；四、采用絲網(wǎng)印刷法將陳化的TiO2溶膠均勻涂覆于基材上，然后在溫度為20～40℃條件干燥處理20～40min，再以5～10℃/min的速率升溫至200～250℃，保溫1～2h，然后再以5～10℃/min的速度升溫至350～450℃，煅燒處理2～3h，之后自然冷卻至室溫；五、再重復(fù)步驟四1～5次，即得負(fù)載型光催化劑；其中步驟四中基材為陶瓷板或玻璃板。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方法， 其特征在于步驟一中攪拌速率為250 350r/min。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的 方法，其特征在于步驟二中HC1溶液的摩爾濃度為lmol/L。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方法， 其特征在于步驟三中在溫度為28 32°C、攪拌速率為300 600r/min的條件下 將滴加液以1滴/s的速度加入原驅(qū)液中。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或4所述的采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑 的方法，其特征在于步驟三中在溫度為30。C條件下陳化2.5h。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方法， 其特征在于步驟四中在升溫速率為8。C/min的環(huán)境中升溫至220。C，保溫1.5h。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4或6所述的采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催 化劑的方法，其特征在于步驟四中以8t:/min的速度升溫至40(rC，煅燒處理 2.5h。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方法，其特征在于步驟五中重復(fù)步驟四3次。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4、 6或8所述的采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光 催化劑的方法，其特征在于基材為活性炭纖維，步驟四為采用絲網(wǎng)印刷法將陳 化的Ti02溶膠均勻涂覆于基材上，然后在溫度為20 40。C條件干燥處理20 40min，而后轉(zhuǎn)入氮?dú)猸h(huán)境中在升溫速率為5 10°C/min的環(huán)境中升溫至200 250°C，保溫1 2h，然后再以5 10°C/min的速度升溫至350 450°C，煅燒 處理2 3h，之后自然冷卻至室溫。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方 法，其特征在于步驟四中氮?dú)獾募兌葹?9%。
全文摘要
采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備負(fù)載型光催化劑的方法，它涉及一種制備光催化劑的方法。它解決了現(xiàn)有光催化劑難于回收、造成二次污染；方法工藝復(fù)雜、基材不可重復(fù)使用的問(wèn)題。制備方法一、制原驅(qū)液；二、制滴加液；三、制備TiO₂溶膠并使之陳化；四、采用絲網(wǎng)印刷法將陳化的TiO₂溶膠均勻涂覆于基材上，干燥升溫處理，然后再加熱至350～450℃并煅燒處理，再冷卻至室溫。本發(fā)明得到的產(chǎn)品對(duì)苯去除率25％～31％并可循環(huán)使用，本發(fā)明原材料價(jià)格便宜、工藝簡(jiǎn)單、快捷且設(shè)備簡(jiǎn)單；本發(fā)明制備得到的負(fù)載型光催化劑附著性好，不易脫落可操作性強(qiáng)，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01J37/00GK101530790SQ20091007183
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者劉麗麗, 劉守新, 李偉奇, 李長(zhǎng)玉 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)