[发明专利]一种介质阻挡放电改性二氧化钛的制备方法

说明书

本发明涉及一种介质阻挡放电改性二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：将锐钛矿型纳米二氧化钛放入介质阻挡放电等离子体反应器的密闭内腔中，在介质阻挡放电等离子体反应器的密闭内腔中通入由氩气和氢气按照体积比为80‑90：10‑20混合而成的混合气体，混合气体的流量为2L/min，然后通过脉冲电源装置对介质阻挡放电等离子体反应器内施加电压为3‑5kV、频率为20kHz的脉冲电流，并保持5‑30分钟，即得。经介质阻挡放电改性后的二氧化钛具备可见光吸收性能并且拥有优异的比表面积和孔隙结构，是良好的可见光触媒。

技术领域

本发明涉及光催化环保技术领域，特别涉及一种介质阻挡放电改性二氧化钛的制备方法。

背景技术

随着改革放开的深入，我国经济飞速发展的同时也带来了许多隐藏的弊端，其中大气环境污染就是其中最为显著的问题。庞大的石油资源的消耗带来的，除了资源的消耗，更是无法计量的污染气体排放到大气环境中，其所造成的恶劣影响至今环绕在地球之上，延续后世。过量的氮氧化物、硫氧化物以及VOCs(可挥发性有机物)，不仅会导致酸雨、雾霾等严重的环境污染问题，更会影响人们的身体健康，不知不觉间造成难以挽回的后果。目前我国对大气环境污染问题也是越来越重视，也鼓励大气污染控制的技术发展。在诸多的污染控制技术中，二氧化钛光催化技术由于其高效、环保、低能耗等优点，受到了广泛关注。

二氧化钛属于一种n型半导体材料，其禁带宽度为3.2eV(锐钛矿)，当受到波长小于等于387.5nm的紫外光照射时，价带的电子就会跃迁至导带，形成光生电子，引发光催化效应，其基本原理如图1所示。

自1970年以来，关于二氧化钛的光催化研究已经有40年，现如今，利用二氧化钛作为光触媒完成光催化降解污染物已经十分成熟，关于二氧化钛光催化的相关专利也是数量庞大。然而，二氧化钛作为光触媒也有其缺陷，最核心的问题就在于，二氧化钛只能吸收紫外光，这就严重限制了其在光催化喷雾、涂料等产品中的应用。针对这样的问题，已经有许多专利(如[111957310]、[111921545]等)提出了通过掺杂纳米银或者使用纳米碳等提高其可见光催化性能，然而这些方法也存在一定的缺点，二氧化钛可见光催化技术的发展仍然是一项值得探讨的重要课题。

作为低温等离子体技术的一种，介质阻挡放电技术因其高效、环保、无二次污染等优点而受到广泛关注。介质阻挡放电(DBD)技术不仅可以产生高能电子处理和净化装置内的物质，同时还可以激发反应腔体内的气体，形成自由基、离子团等，引发诸多物理化学反应，是一种新兴的放电反应装置。已有专利[104909428B]将介质阻挡放电装置应用于大气污染控制、环保及纺织品改性等领域，但从未将其应用于二氧化钛可见光催化改性。

综上，二氧化钛只能吸收低于387.5nm的紫外光，对可见光的吸收能力几乎为0。通过掺杂纳米银和碳纳米管等材料虽然可以使得纳米二氧化钛具有一定的可见光催化能力，但是其较高的成本和较为复杂的生产工艺都使得产品的工业化存在或多或少的困难。现有的介质阻挡放电技术及专利主要是针对环保、大气污染控制及纺织品改性等方向的应用，如果直接应用于二氧化钛改性会存在粉料飞散、气密性不足等问题。

发明内容

本发明提供一种介质阻挡放电改性二氧化钛的制备方法，该方法可利用介质阻挡放电技术制备改性二氧化钛，制备的二氧化钛具有可见光催化能力，且制备方法简单，在工业应用上具有重大的意义。

本发明通过以下技术方案实现：

一种介质阻挡放电改性二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：将锐钛矿型纳米二氧化钛放入介质阻挡放电等离子体反应器的密闭内腔中，在介质阻挡放电等离子体反应器的密闭内腔中通入由氩气和氢气按照体积比为80-90：10-20混合而成的混合气体，混合气体的流量为2L/min，然后通过脉冲电源装置对介质阻挡放电等离子体反应器内施加电压为3-5kV、频率为20kHz的脉冲电流，并保持5-30分钟，即得。