專利名稱：一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種以半導(dǎo)體二氧化鈦(Ti02)為活性組分的光催化劑的制備方法，這種催化劑特別適用于對(duì)室內(nèi)空氣的凈化處理。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著室內(nèi)建筑裝飾材料、家用化學(xué)物質(zhì)的大量使用，室內(nèi)空氣污染越來(lái)越受到人們的重視。調(diào)查表明，室內(nèi)空氣的有機(jī)物濃度高于室外，甚至高于工業(yè)區(qū)。目前已從室內(nèi)空氣中鑒定出幾百種有機(jī)物質(zhì)，其中有的是致癌物。居室、辦公室中所用涂料、粘接劑、油漆、膠合板、地板革、壁紙等都可向空氣中釋放揮發(fā)性有機(jī)化合物，從而造成室內(nèi)污染。對(duì)室內(nèi)主要的氣體污染物甲醛、甲苯等的研究結(jié)果表明，二氧化鈦(Ti02)光催化氧化技術(shù)在處理這類難降解有機(jī)物污染物方面表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。但是，傳統(tǒng)的Ti02光催化技術(shù)存在電能消耗大、催化劑回收困難以及效率低等問(wèn)題，所以限制了其工業(yè)化的應(yīng)用。因此，高效Ti02光催化劑的開(kāi)發(fā)研究已為國(guó)內(nèi)外最活躍的研究領(lǐng)域之一。 催化劑的負(fù)載是解決懸浮相催化劑分離回收的有效途徑，可以克服懸浮相催化劑穩(wěn)定性差和容易中毒等特點(diǎn)。負(fù)載1102過(guò)程中，載體的結(jié)構(gòu)決定了光在體系中的傳遞過(guò)程和物質(zhì)傳遞到催化劑表面的傳質(zhì)過(guò)程，也就決定了光催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和光催化系統(tǒng)的效率。大量的研究發(fā)現(xiàn)活性炭能將反應(yīng)體系中的目標(biāo)污染物富集到催化劑表面，在Ti02表面產(chǎn)生一個(gè)底物富集環(huán)境，從而提高了降解速率，同時(shí)，通過(guò)擴(kuò)散作用，被吸附的有機(jī)物向1102表面遷移，Ti02降解活性炭表面的有機(jī)物又使載體實(shí)現(xiàn)了原位再生，這種協(xié)同作用進(jìn)一步提高復(fù)合催化的光催化活性。因此，將1102固定在活性炭上，既可提高催化劑的效率，又可解決催化劑分離回收的問(wèn)題。公開(kāi)號(hào)為CN101244383A的中國(guó)專利申請(qǐng)"一種活性炭負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制備方法"以粒徑為50 100目的活性炭為載體負(fù)載Ti02制備光催化劑，用于降解有機(jī)污染物。由于該發(fā)明所使用的是商用活性炭破碎后的活性炭，粒徑太小，制備過(guò)程容易造成Ti02粒子團(tuán)聚，而且分離和回收過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，使用后進(jìn)行分離也容易造成材料損失。公開(kāi)號(hào)為CN 1695797A的中國(guó)專利申請(qǐng)"活性炭負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制備方法"采用化學(xué)氣相沉積法將Ti02負(fù)載在粒徑為40 60目的活性炭載體上，用于光催化降解有機(jī)污染物。該發(fā)明使用的活性炭粒徑太小，應(yīng)用于填充床中，存在床層壓降大和光分布不均勻；應(yīng)用于懸浮床中，容易磨損與粉化，很難應(yīng)用于氣相。公開(kāi)號(hào)為CN 1803291A的中國(guó)專利申請(qǐng)"一種二氧化鈦/活性炭纖維光催化劑及其制備方法和在空氣凈化中的應(yīng)用"以活性炭纖維為載體負(fù)載1102制成負(fù)載型光催化劑，由于纖維是非剛性材料，在體系中容易變形和破碎，也容易造成負(fù)載的Ti02脫落，這都在一定程度上影響了其放大應(yīng)用。 陶瓷材料具有機(jī)械強(qiáng)度高、抗震動(dòng)、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，將陶瓷和活性炭結(jié)合起來(lái)可使這種復(fù)合材料具有二者的綜合優(yōu)點(diǎn)。公開(kāi)號(hào)為US 4082661的美國(guó)專利"活性炭及其制備方法"以孔徑分布為1000 70000埃的成型多孔陶瓷為載體浸漬樹(shù)脂，炭化活化后用于高純度的過(guò)濾領(lǐng)域。該發(fā)明所使用的成型多孔陶瓷宏孔孔徑過(guò)小，孔內(nèi)浸漬的樹(shù)脂經(jīng)過(guò)炭化活化后得到的宏孔孔徑更小，增加了陶瓷-活性炭體內(nèi)部活性炭的吸附阻力，阻礙了流體介質(zhì)與陶瓷_活性炭體內(nèi)部的活性炭之間的傳質(zhì)過(guò)程，使得材料內(nèi)部的活性炭得不到充分利用，不適用于光催化劑載體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，它以活性炭涂層材料作為光催化劑載體，可以有效提高二氧化鈦活性組分的分散性并克服已有活性炭材料結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，改善光在體系中的傳遞和污染物傳遞到催化劑表面的傳質(zhì)過(guò)程。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法是將活性炭作為涂層附著在泡沫材料基體上，形成活性炭涂層材料，并以該活性炭涂層材料為
載體負(fù)載二氧化鈦，其中各組分的重量百分比為二氧化鈦活性組分為i 10%，活性炭
涂層為4 15%，其余為泡沫材料基體。 上述一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，以所述活性炭涂層材料為載體負(fù)載二氧化鈦時(shí)，采用浸漬法將二氧化鈦溶膠擔(dān)載于所述活性炭涂層材料載體上，經(jīng)過(guò)高溫煅燒獲得，制備步驟如下 1)將鈦醇鹽在劇烈攪拌下溶解于醇中，并添加一定量抑制劑和表面活性劑，緩慢滴加水、醇、酸的混合液，繼續(xù)攪拌；鈦醇鹽與抑制劑、醇、水的體積比為6 8 : 1 : 16 25 : 0. 75 1. 5，表面活性劑的添加量為二氧化鈦溶膠總重量的1 3%，攪拌混合，得到均勻、穩(wěn)定透明的1102溶膠； 2)將所述活性炭涂層材料載體浸于二氧化鈦溶膠中2 4h，取出后置于密閉容器中凝膠陳化12 24h，再放入干燥箱在80 ll(TC溫度條件下干燥2 4h ;將干燥后的載體放在電阻爐中于無(wú)氧環(huán)境下從室溫升至450 650°C ，保溫40 90min ;之后隨爐冷卻至室溫。 上述一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，制備所述二氧化鈦溶膠時(shí)所用的所述鈦醇鹽為鈦酸四丁酯；所述醇為乙醇、異丙醇、正丁醇中的一種或兩種以上的混合物；所述酸為硝酸、硫酸、鹽酸中的一種或兩種以上的混合物；所述抑制劑為乙酰丙酮、冰醋酸、二乙醇胺中的一種；所述表面活性劑為聚乙二醇、聚乙烯醇、壬基酚聚氧乙烯醚中的一種或兩種以上的混合物。 上述一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，附著在泡沫材料上的所述活性炭涂層由熱固性樹(shù)脂所制備，采用浸漬工藝將含有溶劑的熱固性樹(shù)脂涂覆在泡沫材料的內(nèi)外表面，所述熱固性樹(shù)脂作為炭前驅(qū)體經(jīng)過(guò)固化工藝、炭化工藝、活化工藝和清洗工藝處理，得到的附著在泡沫陶瓷上的活性炭涂層，所述活性炭涂層為所述活性炭涂層材料總質(zhì)量的5 20%，涂層厚度為0. 1 lmm，且活性炭涂層的表面積為800 1400m7g，制備工藝如下 1)浸漬工藝將泡沫材料基體在超聲清洗后，于105士5t:條件下干燥4 8小時(shí)，放入帶有夾套并裝有熱固性樹(shù)脂的容器中，在浸漬液內(nèi)浸漬4 16小時(shí)，浸漬所用容器的夾套內(nèi)有溫水循環(huán)，溫水的溫度為20 70°C ;將浸漬有熱固性樹(shù)脂的泡沫材料基體從容器內(nèi)取出，通過(guò)空氣吹除或是離心機(jī)去除多余的熱固性樹(shù)脂；
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2)固化工藝將浸漬有熱固性樹(shù)脂的泡沫材料基體，在室溫下放置6 12小時(shí) 后，放入烘箱內(nèi)固化，7(TC起溫，每分鐘升溫1 4t:，在15(TC溫度下保溫1 5小時(shí)；
3)炭化工藝將經(jīng)過(guò)固化工藝處理的泡沫材料基體在無(wú)氧環(huán)境中升溫，15(TC起 溫，每分鐘升溫2 l(TC，在600 100(TC溫度下進(jìn)行炭化處理30-120分鐘，在無(wú)氧環(huán)境 中冷卻到室溫； 4)物理活化工藝將經(jīng)過(guò)炭化工藝處理的泡沫-炭材料在無(wú)氧環(huán)境中升溫，15(TC 起溫，每分鐘升溫2 l(TC ，在600 100(TC溫度下，以過(guò)飽和水蒸氣或二氧化碳為活化介 質(zhì)，活化處理30 120分鐘，在無(wú)氧環(huán)境中冷卻到室溫； 5)化學(xué)活化工藝將經(jīng)過(guò)炭化工藝處理的泡沫_炭材料在氫氧化鉀(K0H)或氫氧 化鈉(NaOH)飽和溶液中浸漬4 24小時(shí)，在烘箱中12(TC溫度條件下烘干2 12小時(shí)，然 后在無(wú)氧環(huán)境中升溫，15(TC起溫，每分鐘升溫2 l(TC，在600 100(TC溫度下處理10 120分鐘，在無(wú)氧環(huán)境中冷卻到室溫； 6)清洗工藝將經(jīng)過(guò)活化工藝處理的活性炭涂層復(fù)合材料，用質(zhì)量濃度為5 20%的鹽酸(HC1)溶液酸洗4 12小時(shí)，再用水洗至中性。 上述一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，所述泡沫材料基體采用泡沫 陶瓷或泡沫金屬中的一種。 上述一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，所述泡沫材料基體為泡沫陶 瓷，其孔隙率為50 90%，其主要孔徑由直徑為lmm 10mm隨機(jī)分布的三維孔道所構(gòu)成。
上述一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，所述熱固性樹(shù)脂為酚醛樹(shù) 脂、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、丙烯酸樹(shù)脂的一種。 上述一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，所述的熱固性樹(shù)脂為酚醛樹(shù) 脂，包括未改性的酚醛樹(shù)脂和改性酚醛樹(shù)脂，所述改性酚醛樹(shù)脂為三聚氰氨改性酚醛樹(shù)脂、 苯胺改性酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧改性酚醛樹(shù)脂、腰果殼油或腰果酚改性酚醛樹(shù)脂、聚乙烯醇改性酚 醛樹(shù)脂、瀝青改性酚醛樹(shù)脂中的一種或兩種以上的混合物。 上述一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，所述的含有溶劑的熱固性樹(shù) 脂中所用溶劑為甲醇、乙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、汽油中的一種或兩種以上的混合物。
上述一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，所述無(wú)氧環(huán)境由惰性氣體、 C02或N2中的一種或兩種以上混合后構(gòu)成。 本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果
1、活性炭較高的比表面積和豐富的孔結(jié)構(gòu)，可提高1102在載體上的分散性，并且 和Ti02具有良好的協(xié)同催化作用，提高了 Ti02的催化效率，從而可大幅度降低Ti02的使用 量。此外，本發(fā)明制得的Ti02平均粒徑在納米級(jí)范圍內(nèi)，平均粒徑范圍為10 50nm，粒徑 的尺寸分布均勻。 2、泡沫陶瓷的孔隙率為50 90%，其主要孔徑由直徑為lmm 10mm隨機(jī)分布的 三維孔道所構(gòu)成，其孔隙內(nèi)及表面的活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)由大孔、中孔和微孔構(gòu)成，這樣就可 充分滿足物質(zhì)傳遞到催化劑表面的傳質(zhì)要求，有效發(fā)揮活性炭材料的功能。泡沫陶瓷固有 的三維立體網(wǎng)絡(luò)骨架，相互貫通的氣孔結(jié)構(gòu)，制備的活性炭涂層復(fù)合材料中的孔道方向也 是為三維隨機(jī)分布，能改善光催化氧化過(guò)程中光的傳遞和氣液相的傳質(zhì)，以降低光催化氧 化反應(yīng)的時(shí)間，提高光催化氧化處理的效率。
3、泡沫陶瓷骨架極大地提高了活性炭的強(qiáng)度，避免了活性炭作為載體的磨損和易 破碎的缺點(diǎn)，大幅度地延長(zhǎng)了活性炭使用壽命。 4、活性炭涂層材料可根據(jù)需要制成各種形狀，無(wú)尺寸限制。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法包括如下步驟
1、活性炭涂層材料的制備將孔隙率為75%的多孔泡沫陶瓷板超聲清洗20min， 于11(TC溫度條件下烘干4小時(shí)后，放入帶有夾套并裝有含固量為70^的液體酚醛樹(shù)脂 (溶劑為乙醇)的容器中，使多孔泡沫陶瓷板在浸漬液內(nèi)浸漬12小時(shí)；浸漬用容器夾套內(nèi) 循環(huán)水的溫度為35°C。將浸漬有酚醛樹(shù)脂的多孔泡沫陶瓷板從容器內(nèi)取出，于1500r/min 的轉(zhuǎn)速下離心去除多余的樹(shù)脂，在室溫下放置12小時(shí)后，放入烘箱內(nèi)進(jìn)行固化處理，7(TC 起溫，以3°C /min的升溫速率升至15(TC溫度，保溫2小時(shí)。將固化好的陶瓷_樹(shù)脂材料在 氮?dú)猸h(huán)境中15(TC起溫，以8°C /min的升溫速率升至85(TC進(jìn)行炭化處理80分鐘，在氮?dú)?環(huán)境中冷卻至室溫。將炭化處理后的陶瓷-樹(shù)脂炭復(fù)合材料在氮?dú)猸h(huán)境中15(TC起溫，以 10°C /min的升溫速率升至90(TC，通入過(guò)飽和水蒸氣進(jìn)行活化處理60分鐘，水蒸氣總量為 樹(shù)脂基炭量的兩倍，在氮?dú)猸h(huán)境中冷卻至室溫。用質(zhì)量濃度為10X的HC1溶液酸洗得到的 材料，水洗至中性，干燥得到活性炭含量為7. 46%的陶瓷-活性炭復(fù)合材料，其中活性炭的 比表面積為1350m7g，碘吸附值為1682. 19mg/g。 2、1102溶膠的制備在三口燒瓶中加入150ml無(wú)水乙醇和9. 5ml乙酰丙酮，于劇烈 攪拌下滴加75ml鈦酸四丁酯。滴畢，繼續(xù)攪拌30min，得到均勻透明的淡黃色溶液，記為A 液；稱取重量含量占Ti02溶膠總重量1. 5%的聚乙二醇溶入9. 9ml蒸餾水中，同時(shí)量取lml HN03、75ml無(wú)水乙醇攪拌使之混合均勻，記為B液；劇烈攪拌下用滴定管以0. 2ml/s的速度 將B液滴加到A液中，調(diào)節(jié)體系pH值至2. 5，繼續(xù)攪拌2h，最后得到均勻透明的淡黃色Ti02 溶膠，靜置24h備用。 3、Ti02溶膠在載體上負(fù)載將經(jīng)過(guò)清洗工藝并干燥的成品陶瓷_活性炭涂層復(fù)合 材料浸于Ti02溶膠中2h，然后緩慢提拉取出，放于密閉容器中凝膠陳化24h，再放入干燥箱 中于8(TC溫度條件下干燥2h ;將干燥后的載體放在箱式電阻爐中于氮?dú)猸h(huán)境下，以l(TC / min的升溫速率從室溫升溫至25(TC，保溫30min ;再以同樣的升溫速率升溫至50(TC，保溫 60min ;之后隨爐冷卻至室溫。將上述浸漬_煅燒過(guò)程重復(fù)2次，得到Ti02負(fù)載量為3. 16% 的復(fù)合光催化劑。 利用此催化劑光催化氧化處理室內(nèi)甲醛氣體，在反應(yīng)溫度25 °C ，反應(yīng)時(shí)間 120min，相對(duì)濕度為70%、甲醛初始濃度為2mg/m3的條件下，甲醛去除率能達(dá)94. 3% 。
實(shí)施例2含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法包括如下步驟
1、陶瓷-活性炭涂層復(fù)合材料的制備將孔隙率為55%的多孔泡沫陶瓷板超聲清 洗20min，于ll(TC烘干4小時(shí)后放入帶有夾套并裝有過(guò)量熱固性酚醛樹(shù)脂的容器中，使多 孔泡沫陶瓷板在浸漬液內(nèi)浸漬12小時(shí)；浸漬用容器夾套內(nèi)循環(huán)水的溫度為45°C。將浸漬 有酚醛樹(shù)脂的多孔泡沫陶瓷板從容器內(nèi)取出，1500r/min的轉(zhuǎn)速下離心去除多余的樹(shù)脂，在 室溫下放置12小時(shí)后，放入烘箱內(nèi)進(jìn)行固化處理，7(TC起溫，以4°C /min的升溫速率升至 15(TC溫度，保溫2小時(shí)。將固化好的陶瓷-樹(shù)脂材料在氮?dú)猸h(huán)境中15(TC起溫，以l(TC /min的升溫速率升至85(TC進(jìn)行炭化處理80分鐘，在氮?dú)猸h(huán)境中冷卻至室溫。將炭化處理 后的陶瓷-樹(shù)脂炭復(fù)合材料在氮?dú)猸h(huán)境中15(TC起溫，以10°C /min的升溫速率升至900°C ， 通入過(guò)飽和水蒸氣進(jìn)行活化處理60分鐘，水蒸氣總量為樹(shù)脂基炭量的兩倍，在氮?dú)猸h(huán)境中 冷卻至室溫。用質(zhì)量濃度為10X的HC1溶液酸洗得到的材料，水洗至中性，干燥得到活性炭 含量為4. 56%的陶瓷-活性炭復(fù)合材料，其中活性炭的比表面積為1100m7g，碘吸附值為 1432.24mg/g。 2、1102溶膠的制備在三口燒瓶中加入30ml無(wú)水乙醇、6ml H冊(cè)3和9ml乙酰丙酮， 于劇烈攪拌下滴加60ml鈦酸四丁酯，滴畢，繼續(xù)攪拌30min得到均勻透明的淡黃色溶液，記 為A液；稱取重量含量占1102溶膠總重量1%的聚乙二醇(分子量20000)溶入12ml蒸餾 水中，同時(shí)量取60ml環(huán)戊烷并加入一定量的壬基酚聚氧乙烯醚乳化劑，將以上兩種溶液混 合并向其中加入異丙醇直至得到澄清透明的微乳液為止，記為B液；劇烈攪拌下用滴定管 以0. 2ml/s的速度將B液滴加到A液中，調(diào)節(jié)體系pH值至1. 5，繼續(xù)攪拌2h，最后得到均勻 透明的淡黃色Ti02溶膠，靜置24h備用。 3、Ti02溶膠在載體上負(fù)載將經(jīng)過(guò)清洗工藝并干燥的成品陶瓷_活性炭涂層復(fù)合 材料浸于Ti02溶膠中4h，然后緩慢提拉取出，放于密閉容器中凝膠陳化12h，再放入干燥箱 中于9(TC溫度條件下干燥2h ;將干燥后的載體放在箱式電阻爐中于氮?dú)猸h(huán)境下，以2°C / min的升溫速率從室溫升溫至25(TC，保溫30min ;再以同樣的升溫速率升溫至55(TC，保溫 60min ;之后隨爐冷卻至室溫。將上述浸漬_煅燒過(guò)程重復(fù)2次，得到Ti02負(fù)載量為3. 52% 的復(fù)合光催化劑。 利用此催化劑光催化氧化處理室內(nèi)甲醛氣體，在反應(yīng)溫度25t:，反應(yīng)時(shí)間 120min，相對(duì)濕度為70%、甲醛初始濃度為lmg/m3的條件下，甲醛去除率能達(dá)88. 7% 。
實(shí)施例3含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法包括如下步驟
1、陶瓷-活性炭涂層復(fù)合材料的制備方法將孔隙率為90%的多孔泡沫陶瓷管超 聲清洗20min，于ll(TC溫度條件下烘干4小時(shí)后放入帶有夾套并裝有過(guò)量熱固性酚醛樹(shù)脂 的容器中，使多孔泡沫陶瓷管在浸漬液內(nèi)浸漬16小時(shí)；浸漬用容器夾套內(nèi)循環(huán)水的溫度為 35t:。將浸漬有酚醛樹(shù)脂的多孔泡沫陶瓷管從容器內(nèi)取出，空氣吹除多余的樹(shù)脂，在室溫下 放置10小時(shí)后，放入烘箱內(nèi)進(jìn)行固化處理，7(TC起溫，以1°C /min的升溫速率升至15(TC溫 度，保溫2小時(shí)。將固化好的陶瓷-樹(shù)脂材料在氬氣環(huán)境中15(TC起溫，以4°C/min的升溫 速率升至80(TC進(jìn)行炭化處理60分鐘，在氬氣環(huán)境中冷卻至室溫。重復(fù)浸漬_固化_炭化 過(guò)程，將兩次炭化處理后的陶瓷_樹(shù)脂基炭復(fù)合材料在KOH飽和溶液中浸漬24小時(shí)，在烘 箱中于12(TC溫度條件下烘干8小時(shí)，在氬氣環(huán)境中15(TC起溫，以10°C /min的升溫速率升 至80(TC，進(jìn)行活化處理20分鐘，在氬氣環(huán)境中冷卻至室溫。用質(zhì)量濃度為10%的HC1溶 液酸洗得到的材料，水洗至中性，干燥得到活性炭含量為14. 5%的陶瓷-活性炭復(fù)合材料， 其中活性炭的比表面積為850m7g，碘吸附值為909. 36mg/g。
2、 Ti02溶膠的制備及Ti02溶膠在載體上負(fù)載同實(shí)施例1。 利用此催化劑光催化氧化處理室內(nèi)甲醛氣體，在反應(yīng)溫度30°C ，反應(yīng)時(shí)間 120min，相對(duì)濕度為50%、甲醛初始濃度為2mg/m3的條件下，甲醛去除率能達(dá)90. 2% 。
實(shí)施例4含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法包括如下步驟
1、陶瓷-活性炭涂層復(fù)合材料的制備方法同實(shí)施例3。
2、 Ti02溶膠的制備及Ti02溶膠在載體上負(fù)載同實(shí)施例2。 利用此催化劑光催化氧化處理室內(nèi)甲醛氣體，在反應(yīng)溫度30°C ，反應(yīng)時(shí)間 120min，相對(duì)濕度為50%、甲醛初始濃度為lmg/m3等條件下，甲醛去除率能達(dá)85. 5%。
實(shí)施例5含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法包括如下步驟
1、陶瓷-活性炭涂層復(fù)合材料的制備方法同實(shí)施例3。 2、 1102溶膠的制備在三口燒瓶中加入100ml無(wú)水乙醇和12ml乙酰丙酮，于劇 烈攪拌下滴加75ml鈦酸四丁酯，滴畢，繼續(xù)攪拌30min得到均勻透明的淡黃色溶液，記為A 液；稱取重量含量占Ti02溶膠總重量2%的聚乙二醇(分子量20000)溶入12ml蒸餾水 中，同時(shí)量取2ml HCl、75ml無(wú)水乙醇攪拌使之混合均勻，記為B液；劇烈攪拌下用滴定管以 0. 2ml/s的速度將B液滴加到A液中，調(diào)節(jié)體系pH值至2. 5，繼續(xù)攪拌2h，最后得到均勻透 明的淡黃色Ti02溶膠，靜置24h備用。 3、Ti02溶膠在載體上負(fù)載將經(jīng)過(guò)清洗工藝并干燥的成品陶瓷_活性炭涂層復(fù)合 材料浸于1102溶膠中2h，然后緩慢提拉取出，放于密閉容器中凝膠陳化12h，再放入干燥箱 中于8(TC溫度條件下干燥4h ;將干燥后的載體放在箱式電阻爐中于氮?dú)猸h(huán)境下，以2°C / min的升溫速率從室溫升溫至25(TC，保溫30min ;再以同樣的升溫速率升溫至55(TC，保溫 120min ;之后隨爐冷卻至室溫。將上述浸漬-煅燒過(guò)程重復(fù)2次，得到1102負(fù)載量為4. 31% 的復(fù)合光催化劑。 利用此催化劑光催化氧化處理室內(nèi)甲醛氣體，在反應(yīng)溫度2 5 °C ，反應(yīng)時(shí)間 120min，相對(duì)濕度為70%、甲醛初始濃度為2mg/m3的條件下，甲醛去除率能達(dá)84. 7% 。
權(quán)利要求
一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，其特征在于，該方法是將活性炭作為涂層附著在泡沫材料基體上，形成活性炭涂層材料，并以該活性炭涂層材料為載體負(fù)載二氧化鈦，其中各組分的重量百分比為二氧化鈦活性組分為1～10％，活性炭涂層為4～15％，其余為泡沫材料基體。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，其特征在于，以所述活性炭涂層材料為載體負(fù)載二氧化鈦時(shí)，采用浸漬法將二氧化鈦溶膠擔(dān)載于所述活性炭涂層材料載體上，經(jīng)過(guò)高溫煅燒獲得，制備步驟如下1) 將鈦醇鹽在劇烈攪拌下溶解于醇中，并添加一定量抑制劑和表面活性劑，緩慢滴加水、醇、酸的混合液，繼續(xù)攪拌；鈦醇鹽與抑制劑、醇、水的體積比為6 8 : 1 : 16 25 : 0. 75 1. 5，表面活性劑的添加量為二氧化鈦溶膠總重量的1 3%，攪拌混合，得到均勻、穩(wěn)定透明的二氧化鈦溶膠；2) 將所述活性炭涂層材料載體浸于二氧化鈦溶膠中2 4h，取出后置于密閉容器中凝膠陳化12 24h，再放入干燥箱在80 ll(TC溫度條件下干燥2 4h ;將干燥后的載體放在電阻爐中于無(wú)氧環(huán)境下從室溫升至450 65(TC，保溫40 90min ;之后隨爐冷卻至室溫。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，其特征在于，所述鈦醇鹽為鈦酸四丁酯；所述醇為乙醇、異丙醇、正丁醇中的一種或兩種以上的混合物；所述酸為硝酸、硫酸、鹽酸中的一種或兩種以上的混合物；所述抑制劑為乙酰丙酮、冰醋酸、二乙醇胺中的一種；所述表面活性劑為聚乙二醇、聚乙烯醇、壬基酚聚氧乙烯醚中的一種或兩種以上的混合物。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，其特征在于，附著在泡沫材料上的所述活性炭涂層由熱固性樹(shù)脂所制備，采用浸漬工藝將含有溶劑的熱固性樹(shù)脂涂覆在泡沫材料的內(nèi)外表面，所述熱固性樹(shù)脂作為炭前驅(qū)體經(jīng)過(guò)固化工藝、炭化工藝、活化工藝和清洗工藝處理，得到附著在泡沫陶瓷上的活性炭涂層，所述活性炭涂層為所述活性炭涂層材料總質(zhì)量的5 20%，涂層厚度為0. 1 lmm，且活性炭涂層的表面積為800 1400m7g，制備工藝如下1) 浸漬工藝將泡沫材料基體在超聲清洗后，于105士5t:條件下干燥4 8小時(shí)，放入帶有夾套并裝有熱固性樹(shù)脂的容器中，在浸漬液內(nèi)浸漬4 16小時(shí)，浸漬所用容器的夾套內(nèi)有溫水循環(huán)，溫水的溫度為20 70°C ;將浸漬有熱固性樹(shù)脂的泡沫材料基體從容器內(nèi)取出，通過(guò)空氣吹除或是離心機(jī)去除多余的熱固性樹(shù)脂；2) 固化工藝將浸漬有熱固性樹(shù)脂的泡沫材料基體，在室溫下放置6 12小時(shí)后，放入烘箱內(nèi)固化，7(TC起溫，每分鐘升溫1 4"，在15(TC溫度下保溫1 5小時(shí)；3) 炭化工藝將經(jīng)過(guò)固化工藝處理的泡沫材料基體在無(wú)氧環(huán)境中升溫，15(TC起溫，每分鐘升溫2 l(TC ，在600 IOO(TC溫度下進(jìn)行炭化處理30-120分鐘，在無(wú)氧環(huán)境中冷卻到室溫；4) 物理活化工藝將經(jīng)過(guò)炭化工藝處理的泡沫-炭材料在無(wú)氧環(huán)境中升溫，15(TC起溫，每分鐘升溫2 l(TC，在600 IOO(TC溫度下，以過(guò)飽和水蒸氣或二氧化碳為活化介質(zhì)，活化處理30 120分鐘，在無(wú)氧環(huán)境中冷卻到室溫；5) 化學(xué)活化工藝將經(jīng)過(guò)炭化工藝處理的泡沫-炭材料在氫氧化鉀或氫氧化鈉飽和溶液中浸漬4 24小時(shí)，在烘箱中12(TC溫度條件下烘干2 12小時(shí)，然后在無(wú)氧環(huán)境中升溫，15(TC起溫，每分鐘升溫2 l(TC，在600 100(TC溫度下處理10 120分鐘，在無(wú)氧環(huán)境中冷卻到室溫；6)清洗工藝將經(jīng)過(guò)活化工藝處理的活性炭涂層復(fù)合材料，用質(zhì)量濃度為5 20%的鹽酸溶液酸洗4 12小時(shí)，再用水洗至中性。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，其特征在于，所述泡沫材料基體采用泡沫陶瓷或泡沫金屬中的一種。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，其特征在于，所述泡沫材料基體為泡沫陶瓷，其孔隙率為50 90% ，其主要孔徑由直徑為lmm 10mm隨機(jī)分布的三維孔道所構(gòu)成。
7. 如權(quán)利要求4所述的一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，其特征在于，所述的熱固性樹(shù)脂為酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、丙烯酸樹(shù)脂的一種。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，其特征在于，所述的熱固性樹(shù)脂為酚醛樹(shù)脂，包括未改性的酚醛樹(shù)脂和改性酚醛樹(shù)脂，所述改性酚醛樹(shù)脂為三聚氰氨改性酚醛樹(shù)脂、苯胺改性酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧改性酚醛樹(shù)脂、腰果殼油或腰果酚改性酚醛樹(shù)脂、聚乙烯醇改性酚醛樹(shù)脂、瀝青改性酚醛樹(shù)脂中的一種或兩種以上的混合物。
9. 如權(quán)利要求4所述的一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，其特征在于，所述的含有溶劑的熱固性樹(shù)脂中所用溶劑為甲醇、乙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、汽油中的一種或兩種以上的混合物。
10. 如權(quán)利要求2所述的一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，其特征在于，所述無(wú)氧環(huán)境由惰性氣體、C02或N2中的一種或兩種以上混合后構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種含活性炭涂層復(fù)合型光催化劑的制備方法，該方法是將活性炭作為涂層附著在泡沫材料基體上，形成活性炭涂層材料，并以該活性炭涂層材料為載體負(fù)載二氧化鈦，其中各組分的重量百分比為二氧化鈦活性組分為1～10％，活性炭涂層為4～15％，其余為泡沫材料基體。本發(fā)明方法以活性炭涂層材料作為光催化劑載體，可以有效提高二氧化鈦活性組分的分散性，克服已有活性炭材料結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，改善光在體系中的傳遞和污染物傳遞到催化劑表面的傳質(zhì)過(guò)程，并可大幅度延長(zhǎng)活性炭的使用壽命。
文檔編號(hào)B01J21/18GK101757902SQ201010039658
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者劉衛(wèi)民, 武岳峰, 胡以強(qiáng), 郭小青 申請(qǐng)人:海鹽華強(qiáng)樹(shù)脂有限公司