[发明专利]硅藻土/TiO2

说明书

本发明涉及一种硅藻土/TiO₂复合光催化剂及其制备方法和应用。该方法包括：1)将含有铝和铁元素的废弃硅藻土分散于碱性溶液中，搅拌过滤得到硅藻土和碱性滤液；2)将步骤1)处理后的硅藻土分散于酸性溶液中并加入二氧化钛粉体和氟化物粉体，搅拌得到硅藻土分散液；3)将步骤1)得到的所述碱性滤液添加到步骤2)得到的所述硅藻土分散液中，并调解pH至7‑8，之后将溶液蒸干获得粉体；4)将步骤3)得到的粉体经200～900℃热处理，获得硅藻土/TiO₂复合光催化剂。本发明提出的方法制备的硅藻土/TiO₂复合光催化剂从甲醛捕获和提高可见光催化效果两个方面协同增强样品对甲醛处理能力。本发明还包括上述复合光催化剂及其在光催化降解甲醛中的应用。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种硅藻土/TiO₂复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

纳米TiO₂是一种催化活性高，稳定性好，廉价无毒的光催化剂，因其独特的光催化活性和降解有机污染物的能力，被广泛应用于环境治理，太阳能电池，纳米涂层等领域。为了优化纳米TiO₂的光催化效应，并解决TiO₂粉末在实际应用中存在易团聚、分离回收困难的问题，通常将其负载在催化剂载体上，制备出具有更好光催化性能的负载型TiO₂复合材料，并在此基础上进行工艺改良，以提高光催化效率。

目前光催化降解甲醛方面的研究被广泛研究报道，但目前常见 TiO₂基光催化材料虽有较强光催化氧化能力但其禁带宽度较大，只在紫外光区域有相应，制约其在可见光条件下光催化降解甲醛效率。此外，常见光催化材料表面官能团(例如，羟基、羧基)数量少，对甲醛吸附捕获能力较差，导致催化降解低浓度甲醛效率较低，只对高浓度甲醛治理效果较好。虽然目前已经有报道多孔硅藻土负载 TiO₂光催化降解高浓度甲醛研究，但是目前报道还存在如下不足： (1)硅藻土表面孔径大(几百纳米)导致其吸附捕获能力相对较弱，仅靠硅藻土表面官能团提高对甲醛捕获能力，存在一定局限性，处理效果有限；(2)单纯将二氧化钛粉体负载在硅藻土表面仍无法解决其在可见光条件下光激发能力差问题，影响光催化效果；(3)通常将硅藻土经酸洗提纯后再负载催化材料，此类工艺不但造成原料浪费，并且耗能较高，不利于环境保护和企业长期发展。

在铝轧制工业生产中，助过滤后的废弃硅藻土的处理工艺耗能较高，提纯利用成本较高，因此开发有效废弃硅藻土再利用技术对于铝箔企业发展、节能减排以及环境保护具有重要意义。

发明内容

考虑到铝箔轧制过程中，助过滤后的废弃硅藻土中含有Fe、Al 等金属元素，一方面利用其自身含有的金属元素掺杂改性TiO₂粉体提高其可见光光催化能力；另一方面Al基组分表面丰富的羟基能够提升捕获甲醛性能。

基于此，本发明提出一种硅藻土/TiO₂光催化剂及其制备方法和应用。

一种硅藻土/TiO₂复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将含有铝和铁元素的废弃硅藻土分散于碱性溶液中，搅拌过滤得到硅藻土和碱性滤液；

2)将步骤1)处理后的硅藻土分散于酸性溶液中并加入二氧化钛粉体和氟化物粉体，搅拌得到硅藻土分散液；

3)将步骤1)得到的所述碱性滤液添加到步骤2)得到的所述硅藻土分散液中，并调解pH至7～8，之后将溶液蒸干获得粉体；

4)将步骤3)得到的粉体经200～900℃热处理，获得硅藻土/TiO₂复合光催化剂。

优选地，在步骤1)中，所述含有铝和铁元素的废弃硅藻土分散于pH为10～13的碱性溶液中，在25-90℃下搅拌1～24h过滤得到硅藻土和碱性滤液。