專利名稱：改性蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制 備方法。
背景技術(shù)：
隨著人類環(huán)保意識的增強(qiáng)和全球環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，控制環(huán)境污染已成為全世界越 來越關(guān)注的問題。半導(dǎo)體多相光催化作為一項新的污染治理技術(shù)，在處理水中有機(jī)污染物方面已顯 示出很大的應(yīng)用潛力。納米T^2因其廉價、無毒、光活性強(qiáng)而在該領(lǐng)域廣泛被用作光催化 劑。但是，將納米TiO2分散到水介質(zhì)中會產(chǎn)生催化劑難以回收再利用等問題，從而影響它 的實際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改性蛇紋石 負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制備方法。采用本發(fā)明方法制備的負(fù)載二氧化鈦光催化劑的改性 蛇紋石可在可見光范圍內(nèi)高效降解水體中難降解的可持續(xù)性污染物及劇毒性污染物，同時 可重復(fù)利用，不會帶來二次污染。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種改性蛇紋石負(fù)載二氧化鈦 光催化劑的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將蛇紋石破碎后選擇孔徑為Imm 3mm的篩子進(jìn)行篩分，然后置于電磁選礦 機(jī)中除鐵，待除鐵量達(dá)到90%以上時停止除鐵；將除鐵后的蛇紋石置于質(zhì)量濃度為10% 15%的硫酸溶液中浸泡Ih 池，然后用離心機(jī)甩干得到改性蛇紋石；(2)將無水乙醇、鈦酸丁酯和乙酰丙酮按25 30 30 35 1 1. 4的體積比 混合，室溫下攪拌得到溶液A ；(3)將無水乙醇、[aiiim]PF6(l-乙基_3_甲基咪唑六氟磷酸)、蒸餾水和濃鹽酸按 20 25 10 14 4 6 0. 2 0. 4的體積比混合，室溫下攪拌得到溶液B ；所述濃 鹽酸的質(zhì)量濃度為20% 22% ；(4)將步驟⑵中所述溶液A和步驟(3)中所述溶液B按3 2的體積比混合，室 溫下攪拌得到透明的淡黃色溶膠；(5)將步驟(1)中所述改性蛇紋石置于步驟(4)所述透明的淡黃色溶膠中浸泡 4h 他后取出，用離心機(jī)甩去改性蛇紋石上的多余溶膠，得到負(fù)載濕溶膠的改性蛇紋石； 然后將負(fù)載濕溶膠的改性蛇紋石通風(fēng)干燥池 4h后置于烘箱中烘干；(6)將步驟(5)中經(jīng)烘干后的改性蛇紋石置于馬弗爐內(nèi)，以5°C /min 20°C /min 的升溫速率升溫至300°C并保溫lh，然后以同樣的升溫速率升溫至600°C，保溫池，取出自 然冷卻至室溫即得到負(fù)載二氧化鈦光催化劑的改性蛇紋石。上述步驟O)中所述攪拌時間為Ih 1.證，攪拌速率為300轉(zhuǎn)/分鐘。
上述步驟(3)中所述攪拌時間為0. 5h Ih，攪拌速率為300轉(zhuǎn)/分鐘。上述步驟中所述攪拌時間為0. 5h Ih，攪拌速率為300轉(zhuǎn)/分鐘。上述步驟(5)中所述烘箱的溫度為60°C 100°C。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點蛇紋石是一種重要的非金屬礦物材料，改 性后獨特的孔道結(jié)構(gòu)、強(qiáng)吸附性、大比表面積、高孔隙度、耐高溫等優(yōu)良性質(zhì)決定了它是一 種得天獨厚的載體材料。本發(fā)明采用蛇紋石作為載體負(fù)載二氧化鈦光催化劑，解決了催化 劑回收利用困難的問題。制備的催化劑可在可見光范圍內(nèi)高效降解水體中難降解的可持續(xù) 性污染物及劇毒性污染物，同時可重復(fù)利用，不會帶來二次污染。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明原料蛇紋石的顯微鏡鑒定圖。圖2為本發(fā)明制備的蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的X射線衍射圖。圖3為可見光條件下添加蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑與未添加蛇紋石負(fù)載二 氧化鈦光催化劑的甲醛溶液的降解曲線。圖4為可見光條件下添加蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑與未添加蛇紋石負(fù)載二 氧化鈦光催化劑的苯酚溶液的降解曲線。圖5為可見光條件下添加蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑與未添加蛇紋石負(fù)載二 氧化鈦光催化劑的苯胺溶液的降解曲線。圖6為可見光條件下添加蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑與未添加蛇紋石負(fù)載二 氧化鈦光催化劑的氰根離子溶液的降解曲線。圖7為蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的光催化活性隨使用次數(shù)的變化曲線。
具體實施例方式實施例1(1)將蛇紋石破碎后選擇孔徑為3mm的篩子進(jìn)行篩分，然后置于電磁選礦機(jī)中除 鐵，待除鐵量達(dá)到90%以上時停止除鐵；將除鐵后的蛇紋石置于質(zhì)量濃度為10%的硫酸溶 液中浸泡2h，然后用離心機(jī)甩干得到改性蛇紋石；(2)將無水乙醇、鈦酸丁酯和乙酰丙酮按25 30 1的體積比混合，室溫下以300 轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌1. 5h,得到溶液A ；(3)將無水乙醇、[Bmim]PF6(l-乙基_3_甲基咪唑六氟磷酸)、蒸餾水和濃鹽酸(質(zhì) 量濃度為20% 22% )按25 10 6 0. 2的體積比混合，室溫下以300轉(zhuǎn)/分鐘的速 率攪拌lh，得到溶液B;(4)將溶液A和溶液B按3 2的體積比混合，室溫下以300轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌 0. 5h，得到透明的淡黃色溶膠；(5)將改性蛇紋石置于透明的淡黃色溶膠中浸泡Mi后取出，用離心機(jī)甩去改性蛇 紋石上的多余溶膠，得到負(fù)載濕溶膠的改性蛇紋石；然后將負(fù)載濕溶膠的改性蛇紋石通風(fēng) 干燥池后置于烘箱中，在溫度為60°C條件下烘干；(6)將經(jīng)烘干后的改性蛇紋石置于馬弗爐內(nèi)，以20°C /min的升溫速率升溫至300°C并保溫lh，然后以同樣的升溫速率升溫至600°C，保溫池，取出自然冷卻至室溫即得 到負(fù)載二氧化鈦光催化劑的改性蛇紋石。實施例2(1)將蛇紋石破碎后選擇孔徑為Imm的篩子進(jìn)行篩分，然后置于電磁選礦機(jī)中除 鐵，待除鐵量達(dá)到90%以上時停止除鐵；將除鐵后的蛇紋石置于質(zhì)量濃度為12%的硫酸溶 液中浸泡lh，然后用離心機(jī)甩干得到改性蛇紋石；(2)將無水乙醇、鈦酸丁酯和乙酰丙酮按30 35 1. 4的體積比混合，室溫下以 300轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌lh，得到溶液A ；(3)將無水乙醇、[Bmim]PF6(l-乙基_3_甲基咪唑六氟磷酸)、蒸餾水和濃鹽酸(質(zhì) 量濃度為20% 22%)按20 14 4 0. 4的體積比混合，室溫下以300轉(zhuǎn)/分鐘的速 率攪拌0.證，得到溶液B ；(4)將溶液A和溶液B按3 2的體積比混合，室溫下以300轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌 0. 7h，得到透明的淡黃色溶膠；(5)將改性蛇紋石置于透明的淡黃色溶膠中浸泡證后取出，用離心機(jī)甩去改性蛇 紋石上的多余溶膠，得到負(fù)載濕溶膠的改性蛇紋石；然后將負(fù)載濕溶膠的改性蛇紋石通風(fēng) 干燥池后置于烘箱中在溫度為100°C條件下烘干；(6)將經(jīng)烘干后的改性蛇紋石置于馬弗爐內(nèi)，以5°C /min的升溫速率升溫至300°C 并保溫lh，然后以同樣的升溫速率升溫至600°C，保溫池，取出自然冷卻至室溫即得到負(fù)載 二氧化鈦光催化劑的改性蛇紋石。實施例3(1)將蛇紋石破碎后選擇孔徑為2mm的篩子進(jìn)行篩分，然后置于電磁選礦機(jī)中除 鐵，待除鐵量達(dá)到90%以上時停止除鐵；將除鐵后的蛇紋石置于質(zhì)量濃度為15%的硫酸溶 液中浸泡1. 5h，然后用離心機(jī)甩干得到改性蛇紋石；(2)將無水乙醇、鈦酸丁酯和乙酰丙酮按觀32 1.2的體積比混合，室溫下以 300轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌1. 2h,得到溶液A ；(3)將無水乙醇、[Bmim]PF6(l-乙基_3_甲基咪唑六氟磷酸)、蒸餾水和濃鹽酸(質(zhì) 量濃度為20% 22% )按20 25 10 14 4 6 0. 2 0. 4的體積比混合，室溫 下以300轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌0. 8h,得到溶液B ；(4)將溶液A和溶液B按3 2的體積比混合，室溫下以300轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌 lh，得到透明的淡黃色溶膠；(5)將改性蛇紋石置于透明的淡黃色溶膠中浸泡4h 他后取出，用離心機(jī)甩去改 性蛇紋石上的多余溶膠，得到負(fù)載濕溶膠的改性蛇紋石；然后將負(fù)載濕溶膠的改性蛇紋石 通風(fēng)干燥4h后置于烘箱中在溫度為80°C條件下烘干；(6)將經(jīng)烘干后的改性蛇紋石置于馬弗爐內(nèi)，以12°C /min的升溫速率升溫至 300°C并保溫lh，然后以同樣的升溫速率升溫至600°C，保溫池，取出自然冷卻至室溫即得 到負(fù)載二氧化鈦光催化劑的改性蛇紋石。圖1是本發(fā)明原料蛇紋石的顯微鏡鑒定圖。從圖中可以看出原料蛇紋石為脈狀分 布的纖蛇紋石短纖維，在顯微鏡下可觀察到較細(xì)小的纖維。圖2是本發(fā)明制備的蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的X射線衍射圖，根據(jù)衍射結(jié)果可知，在2 θ為25.3°，27. 8°，36. 7° ,42. 1° ,54. 3°等處有明顯的衍射峰，與標(biāo)準(zhǔn)銳 鈦礦相TiO2晶體的X射線衍射峰[2 θ =25.5°，36. 4° ,48. 1°，54. 4°等]基本一致，具 有典型的銳鈦礦相TW2晶體結(jié)構(gòu)。圖3是可見光條件下添加蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑與未添加蛇紋石負(fù)載二 氧化鈦光催化劑的甲醛溶液的降解曲線，分別稱取制備好的光催化劑各1. 5g，加入300mL 濃度為40mg/L的甲醛溶液內(nèi)，光催化降解20小時，從圖中可以看出，負(fù)載于改性蛇紋石上 提高了 TW2光催化劑的光催化降解性能，對甲醛的降解率顯著提高到96. 81%。圖4是可見光條件下添加蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑與未添加蛇紋石負(fù)載二 氧化鈦光催化劑的苯酚溶液的降解曲線，分別稱取制備好的光催化劑各1. 5g，加入300mL 濃度為40mg/L的苯酚溶液內(nèi)，光催化降解32小時，從圖中可以看出，負(fù)載于改性蛇紋石上 提高了 TW2光催化劑的光催化降解性能，對苯酚的降解率顯著提高到99. 23%。圖5是可見光條件下添加蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑與未添加蛇紋石負(fù)載二 氧化鈦光催化劑的苯胺溶液的降解曲線，分別稱取制備好的光催化劑各1. 5g，加入300mL 濃度為30mg/L的苯胺溶液內(nèi)，光催化降解M小時，從圖中可以看出，負(fù)載于改性蛇紋石上 提高了 TW2光催化劑的光催化降解性能，對苯胺的降解率顯著提高到97. 16%。圖6是可見光條件下添加蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑與未添加蛇紋石負(fù)載二 氧化鈦光催化劑的氰根離子溶液的降解曲線，分別稱取制備好的光催化劑各1.5g，加入 300mL濃度為50mg/L的氰根離子溶液內(nèi)，光催化降解16小時，從圖中可以看出，負(fù)載于改 性蛇紋石上提高了 TW2光催化劑的光催化降解性能，對氰根離子溶液的降解率顯著提高到 98. 75%。圖7是蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的光催化活性隨使用次數(shù)的變化曲線，采 用改性蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑作為光反應(yīng)催化劑，反復(fù)使用11次，對質(zhì)量濃度為 40mg/L的苯酚溶液進(jìn)行降解反應(yīng)，隨反應(yīng)使用次數(shù)的增加，對苯酚的降解效率沒有明顯的 變化，可以看出，采用蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑，具有比懸浮光催化劑更高的光催化活 性，而且催化劑分離容易、可重復(fù)使用，更利于實現(xiàn)光催化反應(yīng)技術(shù)的實用化。
權(quán)利要求
1.一種改性蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于，該方法包括以下 步驟(1)將蛇紋石破碎后選擇孔徑為Imm 3mm的篩子進(jìn)行篩分，然后置于電磁選礦機(jī)中除 鐵，待除鐵量達(dá)到90%以上時停止除鐵；將除鐵后的蛇紋石置于質(zhì)量濃度為10% 15%的 硫酸溶液中浸泡Ih 池，然后用離心機(jī)甩干得到改性蛇紋石；(2)將無水乙醇、鈦酸丁酯和乙酰丙酮按25 30 30 35 1 1. 4的體積比混 合，室溫下攪拌得到溶液A ；(3)將無水乙醇、[Bmim]PF6、蒸餾水和濃鹽酸按20 25 10 14 4 6 0. 2 0. 4的體積比混合，室溫下攪拌得到溶液B ；所述濃鹽酸的質(zhì)量濃度為20% 22% ；(4)將步驟(2)中所述溶液A和步驟(3)中所述溶液B按3 2的體積比混合，室溫下 攪拌得到透明的淡黃色溶膠；(5)將步驟(1)中所述改性蛇紋石置于步驟(4)所述透明的淡黃色溶膠中浸泡4h 他 后取出，用離心機(jī)甩去改性蛇紋石上的多余溶膠，得到負(fù)載濕溶膠的改性蛇紋石；然后將負(fù) 載濕溶膠的改性蛇紋石通風(fēng)干燥池 4h后置于烘箱中烘干；(6)將步驟(5)中經(jīng)烘干后的改性蛇紋石置于馬弗爐內(nèi)，以5°C/min 20°C /min的升 溫速率升溫至300°C并保溫lh，然后以同樣的升溫速率升溫至600°C，保溫池，取出自然冷 卻至室溫即得到負(fù)載二氧化鈦光催化劑的改性蛇紋石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在 于，步驟O)中所述攪拌時間為Ih 1.證，攪拌速率為300轉(zhuǎn)/分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在 于，步驟(3)中所述攪拌時間為0. 5h lh，攪拌速率為300轉(zhuǎn)/分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在 于，步驟中所述攪拌時間為0. 5h lh，攪拌速率為300轉(zhuǎn)/分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在 于，步驟(5)中所述烘箱的溫度為60°C 100°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性蛇紋石負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制備方法，步驟為制備改性蛇紋石；將無水乙醇、鈦酸丁酯和乙酰丙酮混合，攪拌得到溶液A；將無水乙醇、[Bmim]PF6、蒸餾水和濃鹽酸混合，攪拌得到溶液B；將溶液A與溶液B混合后攪拌得到透明的淡黃色溶膠；將改性蛇紋石置于溶膠中浸泡，干燥；然后置于馬弗爐內(nèi)，300℃保溫1h，然后升溫至600℃，保溫2h，自然冷卻至室溫，得到負(fù)載二氧化鈦光催化劑的改性蛇紋石。本發(fā)明采用蛇紋石作為載體負(fù)載二氧化鈦光催化劑，解決了催化劑回收利用困難的問題。制備的催化劑可在可見光范圍內(nèi)高效降解水體中難降解的可持續(xù)性污染物及劇毒性污染物，同時可重復(fù)利用，不會帶來二次污染。
文檔編號B01J21/06GK102059107SQ201010561618
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者吳永新, 吳雅睿, 羅偉華 申請人:長安大學(xué)