[发明专利]一种水溶性可见光响应的光催化降解剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，涉及一种纳米材料改性技术，尤其涉及一种水溶性可见光响应的光催化降解剂制备方法。

背景技术

纳米TiO₂在紫外线的作用下可以实现长久杀菌的功效。大量的实验数据证明，0.1mg/cm³浓度的锐钛型纳米TiO₂可彻底地杀死恶性海拉细胞，而且随着超氧化物歧化酶(SOD)添加量的增多，TiO₂光催化杀死癌细胞的效率也随之逐渐提高。并且对枯草杆菌黑色变种芽孢、绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌、沙门氏菌、牙枝菌和曲霉的杀灭率均达到98%以上，在工业生产上用TiO₂光催化氧化深度处理自来水，可大大减少水中的细菌数目，并且在人体饮用后无致突变作用，经过TiO₂光催化处理的自来水可达到安全饮用水的标准。另一方面，利用相同的原理而在涂料中添加纳米TiO₂可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料，应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所，可净化空气、防止感染、除臭除味，并且紫外线的作用下使Ti0₂激活并生成具有高催化活性的游离基，能产生很强的光氧化及还原能力，可催化、光解附着于物体表面的各种甲醛等有机物及部分无机物，能够起到净化室内空气的功能。

经检测，纳米二氧化钛粒子的禁带宽度为3.18eV，可以推断出光催化的入射光最大波长为387nm，属于紫外光所含有的能量比较高，由于可见光的能量不足以激发纳米二氧化钛的电子，纳米二氧化钛在可见光的照射下不能够起到光催化降解的功能，再者纳米二氧化钛表面虽然含有大量的羟基，但其只能被水润湿，不能溶解在水中。由于以上两点不足从而限制了纳米二氧化钛在工业、生活上的应用。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供一种水溶性可见光响应的光催化降解剂制备方法。本发明主要应用纳米二氧化硅、纳米二氧化锌、稀土元素在微波的作用下，一方面使纳米二氧化钛发生红移现象，可以对可见光响应提高降解效率以及应用领域；另一方面使纳米二氧化钛可以溶解在水中，增大与水中污染物的接触面积，提高降解效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种水溶性可见光响应的光催化降解剂制备方法，包括以下步骤：

（1）溶胶凝胶法制备含有锌元素的二氧化钛溶胶，控制PH在3-6，然后经过陈化处理得到二氧化钛溶胶a；

（2）溶胶凝胶法制备含有稀土元素的二氧化硅溶胶，控制PH在2-4，然后经过陈化处理得到二氧化硅溶胶b；

（3）将步骤（1）制得的二氧化钛溶胶a和步骤（2）中的二氧化硅溶胶b混合并进行微波处理，得到含有水溶性可见光响应光催化降解剂的醇类溶胶c；

（4）将步骤（3）所制得的水溶性可见光响应光催化降解剂的醇类溶胶c进行真空蒸馏、真空烘干、研磨得到水溶性可见光相应的光催化降解剂d。

作为优选，所述步骤（1）中溶胶凝胶法制备含有锌元素的二氧化钛溶胶时所使用的分散机搅拌速度为200-300转/分，所述陈化温度为30-40℃。

作为优选，所述步骤（2）中溶胶凝胶法制备含有锌元素的二氧化硅溶胶时所使用的分散机搅拌速度为400-500转/分，所述陈化温度为20-35℃。

作为优选，所述步骤（3）中微波处理时，微波的输出功率为300-500W，微波处理时间为20-30min，内置磁力搅拌速度为100-200转/分。

作为优选，所述步骤（4）中真空烘干的真空蒸馏温度为50-60℃，真空烘干温度为40-50℃，真空度为0.07-0.1MPa，真空烘干时间为20-30min。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，本发明首先使用溶胶凝胶法制备二氧化钛溶胶和二氧化硅溶胶，在制备过程中添加含有硅、锌、钛、稀土元素等物质，然后利用微波对含硅、锌、钛、稀土元素的溶胶混合物进行处理。在这种特殊的制备条件下溶胶混合物会形成纳米粒子复合物，并使形成的二氧化钛纳米粒子发生红移，在可见光的照射下可以发生电子迁跃，从而具有降解污染物的性能。

本发明的光催化降解剂具有水溶性的特征，能够在水中完全分散，而不会出现凝聚、分层、沉淀或者上浮的现象；因此，水溶性光催化降解剂与待处理的水质能够更加有效的接触，增大了光催化降解剂与污染物的有效接触面积，提高了光催化降解的效率。

具体实施方式