專利名稱：一種以改性鋁土礦為載體負載二氧化鈦的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于化學領域，更具體涉及一種以改性鋁土礦為載體負載二氧化鈦的制備 方法。
背景技術：
隨著工業(yè)化進程的不斷深入，全球性環(huán)境污染日益嚴重。自1972年Fujishima與 Honda報道了在光電池中光輻射TiO2可以發(fā)生水的氧化還原反應并產(chǎn)生氫氣以來，TiO2以 其無毒、催化活性高、無選擇性、穩(wěn)定性好等優(yōu)點成為最受重視和具有廣闊應用前景的光催 化劑。但由于在使用TiO2粉末處理廢水時存在易凝聚、難回收、成本高等問題，制約了其廣 泛應用。因此研制一種具有高光催化性能，易回收且成本低廉的負載型光催化劑具有十分 重要的意義。目前已有很多研究人員嘗試將其固定化，負載于載體上，如玻璃、陶瓷、纖維、 活性炭、沸石、硅膠等。公開號為“CN 1410158A”公開了一種金屬表面負載二氧化鈦光催化劑的方法，該 方法依次按清潔金屬表面，在酸性介質(zhì)中將金屬表面進行陽極氧化，水解處理，然后再弱堿 條件下，以鈦酸四丁酯和二氧化鈦為原料，用溶膠一凝膠一粉末懸浮法浸提，涂抹成膜，在 適當溫度灼燒等步驟進行。其工藝較為復雜，使用了酸，堿等有機溶劑，成本較高。本發(fā)明中所用的改性鋁土礦因為其結構的特殊而具有較大的比表面積，化學性質(zhì) 穩(wěn)定，吸附能力強等特點，可作為理想的催化劑載體。鈦酸丁酯利用空氣中的水分進行水 解，無需加入酸堿調(diào)節(jié)其水解速度，降低了生產(chǎn)成本，同時避免了酸堿中的無機離子對催化 劑效率的影響。制備出來的樣品可用作吸附劑和催化劑載體在處理廢水和廢氣方面有良好 的應用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有催化劑難回收、成本高的問題，提供一種以改性鋁土 礦為載體負載二氧化鈦的復合光催化劑的制備方法，所制得的樣品實現(xiàn)了二氧化鈦的固 載，便于回收，降低了成本。包括如下步驟
(1)鈦酸丁酯加到無水乙醇中，無水乙醇與鈦酸丁酯的體積比為2.5:1，密封快速攪拌 lh，形成透明的淡黃色的溶膠A，待用；
(2)將原鋁土礦置于帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應釜里，130-170°C下水熱 48-72h，110°C干燥4h，400°C焙燒4h，自然冷卻至室溫。加入7_12ml的無水乙醇，超聲 lOmin，攪拌lh，形成質(zhì)量分數(shù)為15-25%的改性鋁土礦的懸浮液B ；
(3)將溶膠A緩慢滴入改性鋁土礦的懸浮液B，先封閉攪拌lh，然后開放攪拌直至無水 乙醇全部揮發(fā)；110°C干燥8h，400°C焙燒4h，自然冷卻至室溫，得到粉末樣品。本發(fā)明的制備方法的優(yōu)點是
(1)以改性鋁土礦為載體。改性后的鋁土礦具有大的比表面積，不僅可以實現(xiàn)TiO2的固載，而且其大的比表面積能將廢水中的有機物有效地吸附至TiO2晶粒表面，增加催化劑 與污染物的接觸幾率，達到提高光降解效率，增大降解速率的目的；增強其光催化活性；
(2)制備方法簡單。與傳統(tǒng)的溶膠凝膠法相比，本發(fā)明制備過程中，鈦酸丁酯利用空氣 中的水分進行水解，無需加入酸堿調(diào)節(jié)其水解速度。因空氣中水分較少，因此水解速度較慢 且穩(wěn)定，有利于形成尺寸較小且均勻的粒子；并且避免了酸堿中的無機離子對催化劑效率 的影響。(3)實現(xiàn)了二氧化鈦的固載，便于回收，降低成本，無毒環(huán)保。


圖1為本發(fā)明方法所制備的不同催化劑降解甲基橙的活性圖。a:鋁土礦載體，b :20% — TiO2/鋁土礦，，c :40% — TiO2/鋁土礦，，d 60%— TiO2/ 鋁土礦，，e =Pure Ti02。
具體實施例方式實施例1
(1)取2.19ml鈦酸丁酯加到無水乙醇中，無水乙醇與鈦酸丁酯的體積比為1. 5:1，密 封快速攪拌lh，形成透明的淡黃色的溶膠A，待用；
(2)將原鋁土礦置于帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應釜里，150°C下水熱60h，110°C干燥 4h，400°C焙燒4h，自然冷卻至室溫。加入7mL無水乙醇，超聲lOmin，攪拌lh，形成質(zhì)量分數(shù) 為15%的改性鋁土礦的懸浮液B ；
(3)將溶膠A緩慢滴入改性鋁土礦的懸浮液B，先封閉攪拌lh，然后開放攪拌直至無水 乙醇全部揮發(fā)；110°C干燥8h，400°C焙燒4h，自然冷卻至室溫，得到粉末樣品。在這種以改性鋁土礦為載體負載二氧化鈦的復合光催化劑中，約負載20%質(zhì)量分 數(shù)的二氧化鈦。以5X10_5mol/L的甲基橙溶液為降解對象進行光催化實驗，取IOOmg粉末 樣品，IOOml甲基橙溶液，以400w/D金屬鹵化物燈為光源。每IOmin取一次樣，用紫外分光 光度計根據(jù)其吸光度變化計算降解率。以實施例1所制得的光催化劑60min后，降解率為 25. 63%。實施例2
(1)取5.68ml鈦酸丁酯加到無水乙醇中，無水乙醇與鈦酸丁酯的體積比為2. 5:1，密 封快速攪拌lh，形成透明的淡黃色的溶膠A，待用；
(2)將原鋁土礦置于帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應釜里，130°C下水熱72h，110°C干 燥4h，400°C焙燒4h，自然冷卻至室溫。加入IOmL無水乙醇，超聲lOmin，攪拌lh，形成質(zhì)量 分數(shù)為20%的改性鋁土礦的懸浮液B ；
(3)將溶膠A緩慢滴入改性鋁土礦的懸浮液B，先封閉攪拌lh，然后開放攪拌直至無水 乙醇全部揮發(fā)；110°C干燥8h，400°C焙燒4h，自然冷卻至室溫，得到粉末樣品。在這種以改性鋁土礦為載體負載二氧化鈦的復合光催化劑中，約負載了 40%質(zhì)量 分數(shù)的二氧化鈦。以實施例1中相同的實驗條件來測試其光催化性能。60min后，其降解率 達 95. 48%ο實施例3(1)取12.78ml鈦酸丁酯加到無水乙醇中，無水乙醇與鈦酸丁酯的體積比為3. 5:1，密 封快速攪拌lh，形成透明的淡黃色的溶膠A，待用；
(2)將原鋁土礦置于帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應釜里，170°C下水熱48h，110°C干燥 4h，400°C焙燒4h，自然冷卻至室溫。加入12mL無水乙醇，超聲lOmin，攪拌lh，形成質(zhì)量分 數(shù)為25%的改性鋁土礦的懸浮液B ；
(3)將溶膠A緩慢滴入改性鋁土礦的懸浮液B，先封閉攪拌lh，然后開放攪拌直至無水 乙醇全部揮發(fā)；110°C干燥8h，400°C焙燒4h，自然冷卻至室溫，得到粉末樣品。在這種以改性鋁土礦為載體負載二氧化鈦的復合光催化劑中，約負載了 60%質(zhì)量 分數(shù)的二氧化鈦。以實施例1中相同的實驗條件來測試其光催化性能。60min后，其降解率 為 63. 75%。對比例1
取12. 78ml鈦酸丁酯加到無水乙醇中，無水乙醇與鈦酸丁酯的體積比為2. 5:1，密封快 速攪拌lh，然后開放攪拌直至無水乙醇全部揮發(fā)；110°C干燥，400°C焙燒4h，得到純二氧化 鈦粉末樣品。取與各樣品負載量相當?shù)募兌趸佉詫嵤├?中相同的實驗條件來測試其光 催化性能。60min后，其降解率為61. 64%。
權利要求
一種以改性鋁土礦為載體負載二氧化鈦的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1) 鈦酸丁酯加入到無水乙醇中，無水乙醇與鈦酸丁酯的體積比為1.5 3.5:1，密封快速攪拌1h，形成淡黃色透明溶膠A；(2) 將原鋁土礦置于帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應釜里，130~170℃下水熱48 72h后,取出在110℃干燥4h，400℃焙燒4h，冷卻至室溫；加入7 12mL的無水乙醇，超聲10min，攪拌1h，形成質(zhì)量分數(shù)為15 25%的改性鋁土礦的懸浮液B；(3) 將溶膠A緩慢滴入改性鋁土礦的懸浮液B，先封閉攪拌1h，然后開放攪拌至無水乙醇全部揮發(fā)，110℃干燥8h，400℃焙燒4h，冷卻至室溫得到粉末樣品。
2.如權利要求1所述的以改性鋁土礦為載體負載二氧化鈦的制備方法，其特征在于 所用載體為改性鋁土礦，比表面積大，本身含有的成分有利于提高催化劑活性。
3.如權利要求1所述的以改性鋁土礦為載體負載二氧化鈦的制備方法，其特征在于 所制得的粉末樣品具有光催化性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以改性鋁土礦為載體負載二氧化鈦的制備方法，并考察了其在紫外光下降解甲基橙的光催化性能。包括如下步驟(1)將一定量的鈦酸丁酯加入到無水乙醇中，快速攪拌1h，形成淡黃色透明溶膠。(2)原鋁土礦在130~170℃下水熱48-72h,110℃干燥，400℃焙燒4h。加入一定量的無水乙醇，攪拌，形成改性鋁土礦的懸浮液。(3)將溶膠緩慢滴入改性鋁土礦的懸浮液，先封閉攪拌1h，然后開放攪拌直至無水乙醇全部揮發(fā)，干燥，焙燒。本發(fā)明采用改性的鋁土礦為載體，制備過程中無需加入酸、堿，并制得粒徑較小的納米二氧化鈦，具有制備方法簡便，成本低廉的特點。
文檔編號B01J21/06GK101940920SQ20101028902
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權日2010年9月21日
發(fā)明者于小強, 孫志強, 楊陽, 江莉龍, 王心慰, 魏可鎂, 魏明燈 申請人:福州大學