[发明专利]负载型Pt/TiO2/Al2O3纤维复合光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米光催化剂功能材料及其制备方法，特别是一种负载型Pt/TiO₂/Al₂O₃纤维复合光催化剂及其制备方法。

技术背景

近三十年来我国处于工业化高速发展期，国家的综合国力和人民的生活水平不断提升，但是生态环境遭受到严重的破坏。其中水污染问题尤为严重，废水中含有大量难以生物降解的有机污染物，如氯苯有机物、氯酚化合物等。这些物质严重危害人类健康，因此运用低成本技术处理水中有机污染物是急需解决的重大问题。

光催化降解有机污染物具有反应条件温和，无二次污染，处理成本较低等优点。由于光催化反应中本身不会消耗掉，又没有不良副作用，因此成为治理水污染的重要方法之一。

纳米二氧化钛作为光催化剂，因其具有光稳定性、高效性、无毒、廉价等优点而备受人们的青睐。然而，在实际运用中主要存在两个问题制约着二氧化钛光催化剂的广泛应用：（1）锐钛矿型二氧化钛的禁带宽度为3.2eV，只能吸收能量较高的紫外线，太阳光的利用率低；（2）纳米二氧化钛粉体在污水处理过程中易团聚失活、颗粒本身容易沉降而使催化效果下降，并且催化剂回收也相当困难，使用成本较高并因此造成水的二次污染等问题。因此，对二氧化钛进行改性和负载以改进二氧化钛的光催化效果。

将微量的纳米Pt粒子负载在二氧化钛半导体表面，使光照后生成的电子和空穴分别定域在Pt粒子和半导体二氧化钛粒子上，发生分离，然后电子和空穴各自在不同的位置发生氧化-还原反应。由于纳米Pt粒子负载后抑制了电子和空穴的复合，从而大大提高了纳米二氧化钛光催化剂的光催化活性和选择性。

在负载二氧化钛的技术中，已报道采用的载体有玻璃珠、玻璃板、多孔氧化铝陶瓷膜、活性炭纤维等。通常在负载过程中催化剂的活性因比表面的改变而降低，催化剂与载体结合的稳定性差，容易脱落，有些制备工艺十分复杂，价格昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载型Pt/TiO₂/Al₂O₃纤维复合光催化剂。

本发明的目的之二在于提供该催化剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种负载型Pt/TiO₂/Al₂O₃纤维复合光催化剂，其特征在于该催化剂以/Al₂O₃纤维为载体，负载有Pt/TiO₂而形成的复合光催化剂，其中Pt/TiO₂的质量为Al₂O₃纤维的质量的 10%；而Pt/TiO₂中Pt与TiO₂的质量比为 5:1000。

上述的TiO₂为锐钛矿型纳米二氧化钛。

一种制备上述的负载型Pt/TiO₂/Al₂O₃纤维复合光催化剂，其特征在于该方法的具体步骤为：

A. 将二氧化钛纳米粉末加入到浓度为0.01mol/L的 H₂PtCl₆水溶液中，并控制Pt与二氧化钛的摩尔比为 1:480；然后加入体积比V_甲醇/V_水=1：10的甲醇水溶液；调节溶液pH值至6.8~7.0；搅拌均匀后用300W氙灯光照3~5小时；通过离心分离、水洗得到复合物；该复合物经烘干、冷却后研磨得到灰黑色粉末；将该灰黑色粉末在400~500⁰C煅烧2~4小时；得到灰黑色的Pt/TiO₂粉末；