本發(fā)明涉及光催化領(lǐng)域，具體涉及一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑及制備方法。

背景技術(shù)：

2010年我國(guó)工業(yè)源VOCs(揮發(fā)性有機(jī)物)排放量約為1335.6萬(wàn)噸，其中VOCs的生產(chǎn)環(huán)節(jié)排放VOCs約為263.0萬(wàn)噸，油品和溶劑儲(chǔ)存和運(yùn)輸行業(yè)排放了129.5萬(wàn)噸VOCs污染物，以VOCs為原料的工藝過程排放兩位176.9萬(wàn)噸，含VOCs產(chǎn)品的使用和排放環(huán)節(jié)則排放766.63萬(wàn)噸。預(yù)測(cè)2020年我國(guó)VOCs排放量將達(dá)到1785.31萬(wàn)噸。目前，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的處理方法包括燃燒法、催化氧化法、吸收法、吸附法。

結(jié)合揮發(fā)性有機(jī)物的含量、處理成本、處理效率等綜合考慮，目前，催化氧化法、吸附法為常用方法；而催化氧化法一般選用二氧化鈦光催化方法，光催化材料在光子能量激發(fā)下，電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶位置，在導(dǎo)帶形成光生電子，在價(jià)帶形成光生空穴，利用電子-空穴對(duì)的氧化和還原性能，使氧氣和水分子激發(fā)成超氧自由基及羥基自由基等具有強(qiáng)氧化力的自由基，降解環(huán)境中的有機(jī)污染物，二氧化鈦光催化化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并其具有自清潔功能，因此，目前利用二氧化鈦處理有機(jī)污染物成為目前最有前途的環(huán)保方式；但是，傳統(tǒng)的二氧化鈦光催化劑由二氧化鈦等金屬氧化物組成，對(duì)有機(jī)污染物吸附量很小不利于催化劑和有機(jī)物發(fā)生作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是目前，采用常規(guī)的氣體處理方法處理有機(jī)污染物的處理效率低，目的在于提供一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑及制備方法，解決除去氣體中有機(jī)污染物效率低的問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑，制備材料包括有機(jī)物吸附材料、二氧化鈦溶膠、高分子樹脂溶液、光導(dǎo)材料、發(fā)泡劑。

在處理氣體中揮發(fā)性有機(jī)污染物時(shí)，催化氧化法與吸附法是分開的，催化氧化方法中傳統(tǒng)的二氧化鈦光催化劑由二氧化鈦等金屬氧化物組成，對(duì)有機(jī)污染物吸附量很小不利于催化劑和有機(jī)物發(fā)生作用；而在吸附方法中，吸附材料飽和后只能通過更換吸附材料才可以保證吸附，而飽和后的吸附材料會(huì)形成新的污染源；本發(fā)明將吸附方法能夠大量吸附有機(jī)污染物的優(yōu)點(diǎn)與二氧化鈦光催化劑能大量降解有機(jī)物的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，發(fā)明了一種能夠大量吸附并同時(shí)能夠大量降解有機(jī)污染物的二氧化鈦光催化劑，解決了二氧化鈦光催化劑對(duì)機(jī)污染物的吸附量小而帶來的有機(jī)污染物除去效率低的的問題，并同時(shí)解決了吸附材料單純吸附存儲(chǔ)有機(jī)污染物而帶來的有機(jī)污染物的降解效率低的問題；本發(fā)明是一種新型的光催化材料，本發(fā)明的制備材料中有機(jī)物吸附材料實(shí)現(xiàn)了大量吸附有機(jī)污染物的作用，解決了傳統(tǒng)二氧化鈦光催化劑吸附量小的問題；二氧化鈦溶膠中二氧化鈦是一種半導(dǎo)體，在具有一定能量的光子激發(fā)下能使分子軌道中的電子離開價(jià)帶(Valence band)躍遷至導(dǎo)帶(conduction band)。從而在材料價(jià)帶形成光生空穴[Hole+]，在導(dǎo)帶形成光生電子[e-]，在體相二氧化鈦中由于二氧化鈦顆粒很大，光生電子在到達(dá)導(dǎo)帶開始向顆粒表面活動(dòng)的過程中很容易與光生空穴復(fù)合，從而從宏觀上我們無(wú)法觀察到光子激發(fā)的效果。但是納米的二氧化鈦顆粒由于尺寸很小，所以電子比較容易擴(kuò)散到晶體表面，導(dǎo)致原本不帶電的晶體表面的2個(gè)不同部分出現(xiàn)了極性相反的2個(gè)微區(qū)-光生電子和光生空穴。由于光生電子和光生空穴都有很強(qiáng)的能量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出一般有機(jī)污染物的分子鏈的強(qiáng)度，所以可以輕易將有機(jī)污染物分解成最原始的狀態(tài)；高分子樹脂溶液，樹脂是主要的成膜物質(zhì)，高分子樹脂溶液便于后期的成型加工，并且加入了發(fā)泡劑的樹脂，樹脂基體中會(huì)均勻分布有氣泡，最后形成的產(chǎn)物會(huì)形成小泡孔，在會(huì)后成型的一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑中也會(huì)含有均勻分布的小泡孔，增大了可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑的比表面積，從而增加二氧化鈦光催化劑的吸附能力；高分子樹脂溶液中加入發(fā)泡劑，使得；多孔結(jié)構(gòu)的樹脂能夠?qū)τ袡C(jī)物進(jìn)行選擇吸附；光導(dǎo)材料，是指能夠把電磁輻射轉(zhuǎn)化為電流的物質(zhì)，電磁輻射通常指紫外光、可見光及紅外光。一般說來這類物質(zhì)帶靜電后，受特別波長(zhǎng)的光照射后就能將靜電轉(zhuǎn)化成電流。

綜上所述，較于現(xiàn)有常用的氣體處理方法(催化氧化法、吸附法)，本發(fā)明能夠明顯地提高污染氣體中有機(jī)污染物的處理效率。

所述有機(jī)物吸附材料為活性炭纖維或氧化石墨烯或碳纖維。本發(fā)明優(yōu)選可以透明的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯是一種性能優(yōu)異的新型碳材料，具有較高的比表面積和表面豐富的官能團(tuán)；活性炭纖維則為纖維狀，纖維上布滿微孔，其對(duì)有機(jī)氣體吸附能力比顆?；钚蕴吭诳諝庵懈邘妆吨翈资?。

所述光導(dǎo)材料為光導(dǎo)纖維。光導(dǎo)纖維是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導(dǎo)工具。

所述高分子樹脂溶液為環(huán)氧樹脂溶液或丙烯酸樹脂溶液。環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，分子結(jié)構(gòu)致密，所以它的力學(xué)性能高于酚醛樹脂和不飽和聚酯等通用型熱固性樹脂，環(huán)氧樹脂固化體系中含有活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性基團(tuán)，賦予環(huán)氧固化物對(duì)金屬、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等極性基材以優(yōu)良的附著力；丙烯酸樹脂涂膜性能優(yōu)異，耐光、耐候性佳，耐熱，耐過度烘烤、耐化學(xué)品性及耐腐蝕等性能都極好。

所述制備材料還包括泡沫穩(wěn)定劑。泡沫穩(wěn)定劑使氣孔細(xì)密均勻，當(dāng)體系處于低黏度階段時(shí)，它使孔壁穩(wěn)定，氣孔能生長(zhǎng)到適合于開孔的厚度。

一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

S1、將有機(jī)物吸附材料制備成有機(jī)物吸附材料溶液；

S2、按照溶膠凝膠法制備二氧化鈦溶膠；

S3、制備高分子樹脂溶液；

S4、制備光導(dǎo)材料漿料；

S5、將機(jī)物吸附材料溶液、二氧化鈦溶膠、高分子樹脂溶液、光導(dǎo)材料漿料、發(fā)泡劑均勻混合并制備成二氧化鈦光催化劑溶液。

將所述步驟S5中形成的二氧化鈦光催化劑溶液涂布制成可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化涂層。

將所述步驟S5中形成的二氧化鈦光催化劑溶液通過注模、成型后制備成可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化器件。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑能夠大量吸附有機(jī)污染物，本發(fā)明將有機(jī)物吸附材料與二氧化鈦結(jié)合在一起形成既能夠大量分解有機(jī)污染物又能夠大量吸附有機(jī)污染物的新型二氧化鈦光催化劑；

2、本發(fā)明一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑能夠制備成多種不同的形態(tài)、結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以制備成涂層，也可以通過注模、成型制備成具有不同具體形狀的二氧化鈦光催化劑；

3、本發(fā)明一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑可以將污染氣體中的污染有機(jī)物吸附在二氧化鈦催化層內(nèi)，為催化提供反應(yīng)時(shí)間，提供催化效率，使污染空氣可以一次處理達(dá)標(biāo)；

4、本發(fā)明一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑有利于污染物負(fù)荷不穩(wěn)定場(chǎng)合，將來不及反應(yīng)的污染物暫時(shí)儲(chǔ)存，保持處理穩(wěn)定；

5、本發(fā)明一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑的制備方法，方法簡(jiǎn)單，易于操作，成本低，利用本方法能夠成功制備出能夠大量吸附有機(jī)污染物的二氧化鈦光催化劑。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

本發(fā)明一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑，制備材料包括有機(jī)物吸附材料、二氧化鈦溶膠、高分子樹脂溶液、光導(dǎo)材料、發(fā)泡劑。所述有機(jī)物吸附材料為活性炭纖維或氧化石墨烯或碳纖維。所述光導(dǎo)材料為光導(dǎo)纖維。所述高分子樹脂溶液為環(huán)氧樹脂溶液或丙烯酸樹脂溶液。所述制備材料還包括泡沫穩(wěn)定劑。

本發(fā)明將吸附方法能夠大量吸附有機(jī)污染物的優(yōu)點(diǎn)與二氧化鈦光催化劑能大量降解有機(jī)物的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，發(fā)明了一種能夠大量吸附并同時(shí)能夠大量降解有機(jī)污染物的二氧化鈦光催化劑，解決了二氧化鈦光催化劑對(duì)機(jī)污染物的吸附量小的問題并同時(shí)解決了有機(jī)污染物的降解效率低的問題；本發(fā)明是一種新型的光催化材料，本發(fā)明的制備材料中有機(jī)物吸附材料實(shí)現(xiàn)了大量吸附有機(jī)污染物的作用，解決了傳統(tǒng)二氧化鈦光催化劑吸附量小的問題。本發(fā)明優(yōu)選可以透明的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯是一種性能優(yōu)異的新型碳材料，具有較高的比表面積和表面豐富的官能團(tuán)；活性炭纖維則為纖維狀，纖維上布滿微孔，其對(duì)有機(jī)氣體吸附能力比顆?；钚蕴吭诳諝庵懈邘妆吨翈资?。環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，分子結(jié)構(gòu)致密，所以它的力學(xué)性能高于酚醛樹脂和不飽和聚酯等通用型熱固性樹脂，環(huán)氧樹脂固化體系中含有活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性基團(tuán)，賦予環(huán)氧固化物對(duì)金屬、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等極性基材以優(yōu)良的附著力；丙烯酸樹脂涂膜性能優(yōu)異，耐光、耐候性佳，耐熱，耐過度烘烤、耐化學(xué)品性及耐腐蝕等性能都極好。泡沫穩(wěn)定劑使氣孔細(xì)密均勻，當(dāng)體系處于低黏度階段時(shí)，它使孔壁穩(wěn)定，氣孔能生長(zhǎng)到適合于開孔的厚度。

實(shí)施例2

基于實(shí)施例1，一種可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

S1、將有機(jī)物吸附材料制備成有機(jī)物吸附材料溶液；

S2、按照溶膠凝膠法制備二氧化鈦溶膠；

S3、制備高分子樹脂溶液；

S4、制備光導(dǎo)材料漿料；

S5、將機(jī)物吸附材料溶液、二氧化鈦溶膠、高分子樹脂溶液、光導(dǎo)材料漿料、發(fā)泡劑均勻混合并制備成二氧化鈦光催化劑溶液。

將步驟S5中形成的二氧化鈦光催化劑溶液涂布制成可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化涂層。

將步驟S5中形成的二氧化鈦光催化劑溶液通過注模、成型后制備成可吸附有機(jī)物的二氧化鈦光催化器件。

本發(fā)明中所述有機(jī)物吸附材料為活性炭纖維或氧化石墨烯或碳纖維，所述光導(dǎo)材料為光導(dǎo)纖維，所述高分子樹脂溶液為環(huán)氧樹脂溶液或丙烯酸樹脂溶液，在制備二氧化鈦光催化劑溶液時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況可以加入泡沫穩(wěn)定劑。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。