[发明专利]TiO2/SO42－光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理有机污染物的光催化剂，特别是TiO₂/SO₄^2-光催化剂的制备方法。

背景技术

有机污染物是造成大气污染的主要污染源之一，控制不严会对全球环境带来了严重影响。传统治理方法如液体吸收法、活性炭吸附法、催化氧化等方法均存在很多不足。因此，近年来国内外学者在多方面开展了研究和探索，发现TiO₂/SO₄^2-光催化剂与单一的TiO₂光催化剂相比具有更高的热稳定性，粒径相对更小，分布更均匀，在700℃焙烧下的催化剂有更高的光催化活性。Zhang Q H，Gao L，Guo J K.Preparation and Characterization of Nanosized TiO₂ Powdersfrom aqueous TiCl₄ Solution.Nanostructured Materials，1999，11(8)：1293-1300.和Zhang Q H.The Promoting Effect of Sulfate Ions on the Nucleation of TiO₂(Anatase)Nanocrystals.MaterialsTransactions，2001，42(8)：1676-1680.等首先报道了在TiCl₄水解法制备TiO₂光催化剂的过程中加入(NH₄)₂SO₄可以制备得到粒径小至几纳米的TiO₂光催化剂前驱体，并且可以提高TiO₂锐钛矿晶型的热稳定性。其中，在最适宜的制备条件下，制备的TiO₂粉体平均粒径最小可达3.8nm，比表面积为290m²/g。苏文悦，付贤智，魏可镁.SO₄^2-表面修饰对TiO₂结构及其光催化性能的影响.物理化学学报，2001，17(1)：28-31等采用1mol/L的H₂SO₄溶液浸渍制备了SO₄^2-/TiO₂固体超强酸光催化剂，发现SO₄^2-的表面修饰能使TiO₂光催化剂的结构发生明显改善，与普通的TiO₂相比SO₄^2-/TiO₂固体超强酸光催化剂中的二氧化钛的锐钛矿含量高、晶粒小、比表面积大、孔径分布集中。同时具有更好的光催化活性和抗湿性能。Colon G，Hidalgo M C，Navio J A.Photocatalytic behaviour of sulphated TiO₂ for phenol degradation.Applied Catalysis B：Environmental，2003，45：39-50.和Colon G，Hidalgo M C，Munuera G，Ferino I，Cutrufello M G，Navio J A.Structural and surface approach to the enhanced photocatalytic activity of sulfated TiO₂photocatalyst.Applied Catalysis B：Evironmental，2006，63：45-59.等采用H₂SO₄溶液浸泡溶胶-凝胶法制备的TiO₂粉体，然后洗涤、干燥，发现这样制备的催化剂在焙烧温度高于600℃下仍具有很高的光催化活性，他们认为产生这种现象的原因是TiO₂前驱体吸附了少量的SO₄^2-能有效地提高TiO₂锐钛矿晶型的热稳定性，且在600℃高温以上分解后在TiO₂表面会产生大量的氧离子，增大催化剂表面的氧空穴量，同时，导致催化剂表面形成Schottky势垒。氧空穴量的增大和Schottky势垒的形成均可以防止光源激发产生的电子-空穴对的复合，从而提高了光催化剂的光利用率，增强了光催化剂的活性。