[发明专利]一种TiO2-M-B协同光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种TiO₂‑M‑B协同光催化剂，由TiO₂和M‑B两种组分组成，M‑B非晶态合金催化剂均匀分散于TiO₂的表面上，其中M为Zn、Cu、Ni、Co、Fe、Ag、Ru、La和Ce中的任意一种元素；M元素和TiO₂的物质的量之比为0.1‑0.6。本发明提供了一种光催化降解有机小分子（如甲基橙和苯酚）的催化剂，主要由TiO₂和Ru‑B非晶态合金组成，该催化剂弥补了纯TiO₂催化剂光降解效率低，且易分解等缺点，TiO₂和Ru‑B协同光催化剂不仅可以高效快速降解有机小分子（如甲基橙、苯酚等），而且该催化剂重复使用10次，光催化降解有机小分子速率几乎不变，具有良好的稳定性和工业应用前景。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种TiO₂-M-B协同光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的发展，污水治理已成为现代社会急需解决的重大环境问题之一。现如今，我国大部分江河湖泊因为工业废水的无节制排放而遭到较为严重的污染，对环境的污染以及居民的身体健康产生了较大的影响。在工业废水中，像染料、农药、皮革等行业排出的高浓度有机废水占相当比重，尤其是染料产品具有抗光解、抗热及抗生物等性质，使其处理难度更大。因此，开发出比较实用高效的水处理技术已成为人类面临的重大课题。对于比较难降解的有机物，传统的处理方法一般有物理吸附法、混凝沉淀法以及混凝气浮法、电解法和生物降解法等等。而随着环境污染越来越严重，以及对废水处理难度的不断提高，相应的出现了一些新的水处理法，例如膜萃取法、超声降解法和光催化降解法等。其中光催化降解是利用清洁能源，又无二次污染，故引起社会的广泛关注，且被认为是最具前途的有机废水处理方法之一。

TiO₂具有良好的光催化剂降解有机污染物的能力。然而单独TiO₂作为光催化剂具有带隙较宽，对太阳能利用率低等缺点。M-B（其中M可以是Zn、Cu、Ni、Co、Fe、Ag和Ru中的任意一种元素）纳米非晶态合金催化剂融合了纳米和非晶合金的优良性能，在催化领域有着广泛的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是单独TiO₂作为光催化剂具有带隙较宽，对太阳能利用率低等，为解决上述问题，本发明提供一种光催化降解有机小分子的TiO₂-M-B协同光催化剂及其制备方法和应用。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种TiO₂-M-B协同光催化剂，由TiO₂和M-B两种组分组成，M-B非晶态合金催化剂均匀分散于TiO₂的表面上，其中M为Zn、Cu、Ni、Co、Fe、Ag、Ru、La和Ce中的任意一种元素；M元素和TiO₂的物质的量之比为0.1-0.6。

上述的光催化降解有机小分子的TiO₂-M-B协同光催化剂的制备方法，具体步骤如下：

（1）TiO₂的制备：可溶性钛盐和NaOH反应生成TiO₂；

（2）TiO₂-M-B协同光催化剂的制备：TiO₂、M元素的可溶性盐和NaBH₄反应生成TiO₂-M-B协同光催化剂。

所述步骤（1）具体为：取可溶性钛盐，用蒸馏水溶解，将配好的可溶性钛盐溶液放在75-85℃的恒温水浴中搅拌备用；取NaOH，用蒸馏水溶解，将配好的NaOH溶液加热至75-85℃后，将其快速倒入上述可溶性钛盐溶液中，继续搅拌20-40min，以使反应彻底完成；抽滤，洗涤沉淀至洗涤液呈中性，再将沉淀置于130-160℃下干燥3-5h，即可制得TiO₂；