-硅藻土復(fù)合光催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及催化材料領(lǐng)域，具體涉及一種納米Ti〇2-娃藻土復(fù)合光催化劑及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 人們工作和生活的建筑物周圍不可避免的存在著各種有害氣體，主要為氡、氨、 苯、甲醛等總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TV0C)，這些有害氣體對(duì)人體均有著不同程度的危害。而對(duì) 這些有害污染物的清除和降解一直是人們備受關(guān)注的問(wèn)題。硅藻土由于具有獨(dú)特的有序排 列微孔結(jié)構(gòu)、孔隙率高，孔體積大、質(zhì)量輕、比表面積大、吸附性強(qiáng)以及活性好等特點(diǎn)，能被 用作有害污染物的吸附劑來(lái)改善室內(nèi)的環(huán)境。但硅藻土對(duì)有害污染物的吸附存在一定的飽 和度，當(dāng)達(dá)到硅藻土的最大吸附量后就不會(huì)對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行消除。目前，主要是將硅藻土與 能有效降解有害污染物的光催化材料進(jìn)行復(fù)合，來(lái)提高降解有害污染物的速率，以達(dá)到短 時(shí)凈化的目的。然而，現(xiàn)有的含有硅藻土的復(fù)合光催化劑對(duì)可見(jiàn)光利用率及對(duì)有機(jī)污染物 的降解能力仍有限，且催化劑的穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)提供一種納米Ti〇2_娃藻土復(fù)合光催化劑及其制備方法，解決 了現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)合光催化劑對(duì)可見(jiàn)光利用率低及對(duì)有機(jī)污染物的降解能力低的問(wèn)題，提高 了復(fù)合光催化劑對(duì)可見(jiàn)光利用率及對(duì)有機(jī)污染物的降解能力。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明主要提供如下技術(shù)方案：
[0005] -方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種納米Ti02-硅藻土復(fù)合光催化劑，其原料包括硅 藻土原土、四氯化鈦、硫酸銨和鐵鹽，所述原料的質(zhì)量配比為：
[0006] 硅藻土原土：四氯化鈦=100:80-220，
[0007] 四氯化鈦:硫酸銨:鐵鹽=100:17-66:0-0.7。
[0008] 作為優(yōu)選，所述鐵鹽為三價(jià)可溶性鐵鹽或/和二價(jià)可溶性鐵鹽。
[0009] 作為優(yōu)選，所述納米Ti〇2_娃藻土復(fù)合光催化劑中Ti〇2的平均晶粒尺寸為9.6-13nm〇
[0010] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種納米Ti〇2-硅藻土復(fù)合光催化劑的制備方 法，包括以下步驟：
[0011] (1)制備含有四氯化鈦、硫酸銨和鐵鹽的酸性混合溶液，再加入硅藻土原土并攪 拌，制得漿液；
[0012] (2)調(diào)節(jié)所述漿液的pH值，再進(jìn)行陳化；
[0013] (3)所述陳化后的漿液經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、煅燒和研磨后，制得所述納米Ti02-硅 藻土復(fù)合光催化劑。
[0014] 作為優(yōu)選，所述鐵鹽為三價(jià)可溶性鐵鹽或/和二價(jià)可溶性鐵鹽。
[0015] 作為優(yōu)選，所述方法中各原料的質(zhì)量配比為：
[0016] 娃藻土原土：四氯化鈦= 100:80-220，
[0017]四氯化鈦:硫酸銨:鐵鹽=100:17-66:0-0.7。
[0018] 作為優(yōu)選，所述酸性混合溶液的pH值為1.5-3。
[0019] 作為優(yōu)選，所述酸性混合溶液中四氯化鈦的質(zhì)量濃度為12.9-32.8g/L。
[0020] 作為優(yōu)選，所述步驟(2)中，采用碳酸銨溶液或氨水溶液將所述漿液的pH值調(diào)至6-8，所述碳酸銨溶液的質(zhì)量濃度為100_250g/L，所述氨水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-12%。
[0021]作為優(yōu)選，所述陳化的溫度為20-40°C，所述陳化的時(shí)間為2-5h;所述煅燒的工藝 條件為:煅燒溫度為480-800°C，升溫速度為10_30°C/min，保溫時(shí)間為1.5-6.5h，煅燒氣氛 為空氣。
[0022]本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)： [0023] 1.本申請(qǐng)實(shí)施例采用硅藻土原土作為光催化劑的載體，而不使用經(jīng)提純過(guò)的硅藻 土，既省去了硅藻土原土經(jīng)酸洗、煅燒等復(fù)雜的提純工藝，大大提高了硅藻土原土的利用 率，同時(shí)硅藻土原土中含有的微量雜質(zhì)元素鋁、鐵和鎂等通過(guò)本發(fā)明的催化劑制備過(guò)程，可 與二氧化鈦形成離子或半導(dǎo)體摻雜，提高了復(fù)合光催化劑對(duì)可見(jiàn)光利用率及對(duì)有機(jī)污染物 的降解能力。
[0024] 2.本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)在復(fù)合光催化劑的原料中添加適量的鐵鹽，其可與四氯化鈦 共沉淀，形成鐵元素與二氧化鈦的離子摻雜或半導(dǎo)體摻雜，可以有效的提高復(fù)合光催化劑 對(duì)可見(jiàn)光利用率及對(duì)有機(jī)污染物的降解能力。
[0025] 3.本申請(qǐng)實(shí)施例在制備復(fù)合光催化劑時(shí)，先制備含有四氯化鈦、硫酸銨和鐵鹽的 混合溶液，再加入硅藻土原土制成漿液，代替常規(guī)的先配置硅藻土漿液再加入四氯化鈦等 原料的方法，避免了該常規(guī)方法中先配置硅藻土漿液所產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)吸附問(wèn)題，有利于硅藻 土原土對(duì)四氯化鈦等原料的吸附作用，使二氧化鈦在硅藻土原土上直接結(jié)晶后能與硅藻土 形成緊密的結(jié)合，大大抑制了二氧化鈦在硅藻土表面及微孔中的團(tuán)聚。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1和對(duì)比例分別制備的光催化劑的紫外可見(jiàn)漫反射譜對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。 [0028] 實(shí)施例1
[0029]將硅藻土原礦去除泥沙并干燥，制得硅藻土原土備用；將17kg四氯化鈦配制成質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為50 %的四氯化鈦溶液，將5.61kg硫酸銨配成質(zhì)量濃度為200g/L的硫酸銨溶液，將 四氯化鈦溶液和硫酸銨溶液分別緩慢加入到600L pH為3的鹽酸溶液中并強(qiáng)力攪拌30min， 制得含有四氯化鈦和硫酸銨的酸性混合溶液，該酸性混合溶液的pH仍為3,其中四氯化鈦的 質(zhì)量濃度為26. Og/L;向該酸性混合溶液中加入娃藻土原土 10kg，并強(qiáng)力攪拌30min，制得楽； 液；向該漿液中加入質(zhì)量濃度為l〇〇g/L的碳酸銨溶液，將該漿液的pH值調(diào)至6，然后進(jìn)行陳 化，陳化溫度為28°C，陳化時(shí)間為3h;將陳化后的漿液過(guò)濾并對(duì)濾餅多次洗滌，然后將濾餅 干燥，再研磨成粉末，最后轉(zhuǎn)入爐中煅燒，其中干燥溫度為80°C，煅燒的工藝條件為:煅燒溫 度為480°C，升溫速度為10°C/min，保溫時(shí)間為2h，煅燒氣氛為空氣，煅燒后得到的粉末即為 納米Ti〇2_娃藻土復(fù)合光催化劑。
[0030] 實(shí)施例2
[0031]將硅藻土原礦去除泥沙并干燥，制得硅藻土原土備用；將22kg四氯化鈦配制成質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為50 %的四氯化鈦溶液，將7.26kg硫酸銨配成質(zhì)量濃度為200g/L的硫酸銨溶液，將 四氯化鈦溶液和硫酸銨溶液分別緩慢加入到600L pH為2的鹽酸溶液中并強(qiáng)力攪拌30min， 制得含有四氯化鈦和硫酸銨的酸性混合溶液，該酸性混合溶液的pH仍為2,其中四氯化鈦的 質(zhì)量濃度為32.8g/L;向該酸性混合溶液中加入娃藻土原土 10kg，并強(qiáng)力攪拌30min，制得楽； 液；向該漿液中加入質(zhì)量濃度為250g/L的碳酸銨溶液，將該漿液的pH值調(diào)至7，然后進(jìn)行陳 化，陳化溫度為20°C，陳化時(shí)間為5h;將陳化后的漿液過(guò)濾并對(duì)濾餅多次洗滌，然后將濾餅 干燥，再研磨成粉末，最后轉(zhuǎn)入爐中煅燒，其中干燥溫度為80°C，煅燒的工藝條件為:煅燒溫 度為600°C，升溫速度為15°C/min，保溫時(shí)間為1.5h，煅燒氣氛為空氣，煅燒后得到的粉末即 為納米Ti〇2_娃藻土復(fù)合光催化劑。
[0032] 實(shí)施例3
[0033]將硅藻土原礦去除泥沙并干燥，制得硅藻土原土備用；將12kg四氯化鈦配制成質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為50 %的四氯化鈦溶液，將2.64kg硫酸銨配成質(zhì)量濃度為200g/L的硫酸銨溶液，將 四氯化鈦溶液和硫酸銨溶液分別緩慢加入到6