[发明专利]蛇纹石负载型TiO2光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蛇纹石负载型TiO₂光催化剂的制备方法，属于环保材料制剂的制备方法领域。

背景技术

TiO₂光催化剂处理染料废水作为一种新的水处理技术而日益受到关注。前期的研究工作普遍采用纳米TiO₂悬浮体系，但纳米TiO₂易失活、易凝聚且难回收，严重限制了悬浮体系在水处理方面的应用和发展。而负载型光催化剂与单一TiO₂体系相比，体系液固分离较为容易，可以回收，并重复使用，因此有可能应用于实际。有关负载型TiO₂光催化剂的载体，国内外已有大量报道，如空心玻璃珠、玻璃布、石英玻璃、硅胶、粉煤灰等。采用天然材料作为载体的研究目前也有一些报道，如硼润土、天然沸石。但迄今制备负载型光催化剂采用的方法几乎都是用钛醇盐作为前驱体，采用溶胶法制备TiO₂超细粉体。由于钛醇盐价格较昂贵，且溶胶法制备过程中还需使用大量试剂，从经济和环境角度考虑，应用于实际生产中不大可行。TiOSO₄由天然钛铁矿中提炼而来，价廉易得。此外有研究表明硫酸根离子存在时易获得催化效率较高的锐态型TiO₂。若能用TiOSO₄替代钛醇盐等，则有望进入工业化。蛇纹石是一种天然富美矿物，其主要成分是MgO和SiO₂，具有网状结构和一定孔径，因而有很大的比表面积且便宜易得。

因此，研究一种工艺简单，操作方便，成本低，性能好的蛇纹石负载型TiO2光催化剂的制备方法具有一定的经济与环境效益。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺简单，操作方便，成本低，性能好的蛇纹石负载型TiO₂光催化剂的制备方法。

本发明所述的蛇纹石负载型TiO₂光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

在0.031mol/L的TiOSO₄澄清溶液中缓慢加入预处理好的蛇纹石，再缓慢滴加一定量3.33mol/L的硫酸铵和0.1mol/L稀硫酸混和液，在65℃水浴中恒温1h后，用0.1mol/L氨水，调节pH为6，陈化12h，待溶液无SO₄^2-后过滤，用95%乙醇洗涤，常温下真空干燥5h，然后在200℃-300℃灼烧2h，即制得蛇纹石负载型TiO₂光催化剂。

优选的，本发明所述的TiOSO₄溶液、硫酸铵稀硫酸混和液的体积用量比为1：3。

更优选的，本发明所述的TiOSO₄与预处理好的蛇纹石的用量质量比为1：5。

进一步优选的，本发明所述的蛇纹石的预处理方法为将块状蛇纹石粉碎后研磨、过筛，制得20目的蛇纹石。

本发明所述的制备方法，采用由天然钛铁矿中提炼而来的TiOSO₄作为蛇纹石负载型TiO₂光催化剂的前驱体，用水解-沉积法制得的蛇纹石负载型TiO₂光催化剂，水解后的热处理使TiO₂由无定型转变为晶型结构，Ti0₂在100℃煅烧时为无定形态，在150℃煅烧时TiO₂开始从非晶态到锐态矿转变，200℃煅烧时主要为标准锐态矿，煅烧温度提高到250℃时，对应锐态矿开始向红金石结构转变，300℃煅烧时，TiO₂锐态矿进一步向红金石矿转变，350℃煅烧时，Ti0₂锐态矿完全地转化为红金石矿。焙烧温度对TiO₂纳米粒子的制备和性质具有较大的影响，煅烧温度在200℃至300℃时较为适宜。