[发明专利]一种块状大孔二氧化钛材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化环境保护技术领域，具体为一种制备块状大孔二氧化钛材料的方法。

背景技术

随着人类社会的不断进步和工业的飞速发展，工业废水的排放量逐年增加，且大都具有有机物浓度高，生物降解性差甚至有生物毒性等特点，国内外对此类高浓度难降解有机废水的综合治理都给予以高度重视。目前，部分成分简单，生物降解性略好，浓度较低的废水都可以通过组合传统的工艺得到处理，而浓度高，难以生物降解的废水治理工作在技术和经济上存在很大困难。有人预测，如果水资源问题得不到解决，还有可能引发世界性的为争夺使用水资源权利的战争，所以水污染已经成为了重大的经济、社会、道德、全民健康问题，二十一世纪解决人类的水资源问题就成了一项重大的挑战。

传统的水处理方法尽管可以达到很好的处理效果，但是容易引起二次污染。采用光催化技术降解废水中的污染物是一种极具前景的废水净化技术，近年来已成为环境治理工作中的一个研究热点。在废水的深度处理与回用，去除难降解有机物、饮用水中微量有机物等方面显示出巨大的潜力。光催化剂是在光催化氧化过程中的关键因素，常用的有半导体氧化物、硫化物、碘化物等，其中二氧化钛作为一种半导体氧化物光催化剂，具有化学稳定性好，光催化活性高，无害且价格便宜等优点而被广泛应用。

关于二氧化钛在净水方面的应用还主要停留在实验室阶段，在实验室过程中二氧化钛主要是以纳米粉的形式分散在水中，这种使用形式存在两个缺点，一是：难于回收；二是：纳米粉容易团聚，从而降低了催化活性。为了很好地在工业中应用此中技术来达到净水的目的，必须解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种块状大孔二氧化钛材料及其制备方法，可以很好的固定化二氧化钛，以解决目前纳米粉体难于从水中回收和易团聚的问题，并可作为其它催化材料的载体，用于环保、化工等领域。

本发明的技术方案是：

一种块状大孔二氧化钛材料，块状大孔二氧化钛材料的孔径在200～300μm之间，孔隙率在80％～90％之间。

所述的块状大孔二氧化钛材料的制备方法，以有机泡沫为模板，浸渍含二氧化钛的浆液，浆液粘附在有机泡沫上，通过煅烧去除有机泡沫，得到块状大孔二氧化钛材料。

所述的块状大孔二氧化钛材料的制备方法，具体制备过程如下：

首先，将二氧化钛粉末和蒸馏水以1∶20～1∶11的重量比例混合，同时加入0.5wt％～3wt％的有机添加剂和0.001wt％～0.01wt％的无机添加剂，分散成均匀的粘稠状液浆；然后，将有机泡沫浸入液浆，超声分散10～20min，然后用挤压的方式把多余浆料挤出，将制得的粘有浆料的有机泡沫在70℃～110℃电热干燥箱中干燥24小时后，将干燥后的粘有二氧化钛浆料的泡沫在1000℃～1400℃等不同温度下烧结去除有机泡沫可得到不同孔径和孔隙率的多孔材料。

所述的块状大孔二氧化钛材料的制备方法，二氧化钛为商用或自制的二氧化钛粉末，粒度为10nm～100nm。首选的二氧化钛材料为商用P25型二氧化钛。其中，P25是一种金红石相和锐钛矿相的混合物，其中锐钛矿占80wt％、金红石相20wt％，比表面积55m²/g。

所述的块状大孔二氧化钛材料的制备方法，有机添加剂可以为聚乙二醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素或正硅酸乙酯之一种或两种以上；无机添加剂可以为金属镁盐、金属铝盐、或其它可以形成低熔点化合物的盐类。

所述的块状大孔二氧化钛材料的制备方法，有机泡沫为聚氨酯泡沫，其孔径在500～900μm，厚度为0.5英寸，可剪裁成任意形状。

所述的块状大孔二氧化钛材料的制备方法，根据需要，块状大孔二氧化钛材料制成各种形状，如环状或方块柱状等。

所述的块状大孔二氧化钛材料的制备方法，块状大孔二氧化钛材料直接作为催化剂，或者是催化剂的载体。

本发明的设计原理如下：

有机泡沫模板法是一种简单的、易于操作的制备高孔隙率开孔率材料的方法，而开孔的多孔材料由于其传质、传热的优异性，在催化和催化剂载体方面具有广阔的应用前景。因此，本发明通过一种简单的多孔材料制备方法，来达到二氧化钛光催化剂的固定化。

本发明的优点在于：

1.本发明用有机泡沫为模板，模板的形状可以由有机泡沫随意剪裁，操作简单，易于控制，成本较低。孔隙率比较高，可以达到80％以上，并且为开孔的多孔材料。