[发明专利]用于降解氮氧化物的基于络合稳定分散的光触媒、制备方法及其应用

说明书

  

技术领域

本发明涉及光触媒技术领域，尤其涉及一种用于降解氮氧化物的基于络合稳定分散的光触媒、制备方法及其应用。 

  

背景技术

随着当前社会的环境污染问题逐渐凸显出来，尤其是雾霾的大面积出现严重威胁到人类的生存环境。在该空气中含有大量的氮氧化物，氮氧化物包括多种化合物，如一氧化二氮(N₂O)、一氧化氮 (N0)、二氧化氮(NO₂)、三氧化二氮 (N₂0₃)、四氧化二氮(N₂0₄)和五氧化二氮(N₂0₅)等，氮氧化物都具有不同程度的毒性，其可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者，会较易受二氧化氮影响，对儿童来说，氮氧化物可能会造成肺部发育受损。研究指出长期吸入氮氧化物可能会导致肺部构造改变，会对人体造成严重的危害。因此，环境中氮氧化物的治理刻不容缓。 

纳米二氧化钛光触媒作为一个新兴的空气净化环保材料，近期得到了越来越广泛的研究。但现有技术多为实验室研发产品，且形态以粉体为主，而便于施工和应用的溶剂型产品鲜有报道。对于稳定二氧化钛水溶胶的研究，中南大学发明了一种酸性溶胶体系的制备方法，该制备方法是通过合成正钛酸的前驱体，然后用强酸进行溶胶化，成膜才用提拉法成膜，而后烧结固化形成一层光触媒降解涂层，该法由于需要提拉成膜、烧结固化等整体成型工艺，使其应用受到诸多限制。 

专利CN1442366A中提到一种带络合基的纳米二氧化钛分散液，该方法使用了有机粘合剂、增稠剂，有带来二次污染的潜在风险。在纳米二氧化钛的负载上，选择的是机械混合方式，而不是纳米粒子表面修饰，不能从纳米晶体结构上对纳米材料的催化活性进行改善，对催化活性的提高有限。 

现有的纳米二氧化钛分散液缺点： 

1）制备条件较高，一般需要高温高压（水热、溶剂热合等），生产成本高；

2）大多数分散水平不高，存放时间久后会团聚沉淀；

3）pH值呈一定的酸性或者碱性，对基材有一定的腐蚀；

4）成膜附着力不高容易损失；

5）实际使用的催化效率较低，室内/弱光条件几乎没有降解效果；

6）无法对氮氧化物气体进行有效的降解。

  

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种制备条件温和、稳定性高、施工简单及催化效率高的用于降解氮氧化物的基于络合稳定分散的光触媒、制备方法及其应用。 

为实现上述目的，本发明提供一种用于降解氮氧化物的基于络合稳定分散的光触媒，按重量百分比计包括以下原料：钛源0.2%-50%、水解抑制剂0.005%-1%、去离子水48%-98%、晶型控制剂0.1%-25%、钛离子络合剂1%-20%；该光触媒为纳米二氧化钛透明水溶胶，且其pH值在7-8之间，粒径在10-30nm之间，晶型呈锐钛矿型。 

其中，按重量百分比计包括以下原料：钛源0.2%-20%、水解抑制剂0.005%-0.8%、去离子水50%-80%、晶型控制剂0.5%-10%、钛离子络合剂2%-10%。 

其中，该光触媒按重量百分比计包括以下原料：钛源20%、水解抑制剂0.8%、去离子水60%、晶型控制剂10%、钛离子络合剂9.2%。 

为实现上述目的，本发明还提供一种用于降解氮氧化物的基于络合稳定分散的光触媒的制备方法，包括以下步骤： 

步骤1，在0.2%-50%的钛源中添加0.005%-1%的水解抑制剂；

步骤2，将添加有水解抑制剂的钛源缓慢的滴加到48%-98%的去离子水中，并得到呈酸性的溶液；

步骤3，在溶液中加入碱液，并调整溶液的pH值直至呈中性，且中和反应产生钛酸沉淀；

步骤4，分离并洗涤钛酸沉淀，使得钛酸沉淀表面上带入的其他杂质离子得到有效的清洗除却；

步骤5，在洗涤好的钛酸沉淀中加入适量去离子水并搅拌成分散成乳液；

步骤6，在乳液中添加0.1%-25%的晶型控制剂及1%-20%的钛离子络合剂，直至乳液中的钛酸沉淀完全溶解；

步骤7，将完全溶解的乳液进行加热反应，即可得到均匀透明的纳米二氧化钛透明水溶胶，且该分散液的pH值在7-8之间，粒径在10-30nm之间，晶型呈锐钛矿型。