专利名称：不锈钢丝网负载TiO的制作方法
技术领域：
本发明涉及无机及固体材料化学的制备，特别是不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的制备方法。
背景技术：
光催化剂是光催化过程的关键部分，光催化剂的活性和固定化是光催化技术能否实用的一个决定性因素。目前在多相催化研究中所使用的光催化剂大都是纳米TiO2n型半导体。TiO2的带隙能为3.2ev，相当于波长为387.5nm光子能量。当TiO2受到波长小于387.5nm的紫外光照射时，价带上的电子跃迁到导带上，产生游离电子(e-)和空穴(h+)，因而这种纳米材料具有极强的光催化氧化还原功能，可以氧化或分解各种有机化合物和部分无机化合物，同时具有极强的杀菌功能。
近年来，纳米TiO2材料已在防污、抗菌、脱臭、空气净化、水处理以及环境污染治理等方面得了广泛应用。如TiO2粉末直接应用于光催化降解废水中的有机污染物，在玻璃、陶瓷及金属建材制品、家用电器、涂料等材料表面黏附一层纳米TiO2粉体，而具有自洁净的功能；在有机高分子、金属或陶瓷等多孔筛板材料表面黏附纳米TiO2可应用于室内空气光催化净化。为了提高TiO2粉体的光催化活性，在TiO2中往往掺杂少量的其他金属组分。尽管这些TiO2涂膜材料与TiO2粉末相比，具有无二次污染、可重复使用，TiO2颗粒与基体形成较强结合等一系列优点，但由于黏合剂的表面覆盖以及纳米TiO2粉体(由于聚合)的粒径较大等原因，致使TiO2光催化剂的量子效率(即光催化活性)大大降低。在玻璃、金属材料等基体表面可原位负载多孔的TiO2纳米薄膜，该TiO2纳米薄膜与上述的TiO2涂膜材料有明显的区别，首先TiO2纳米薄膜经过高温处理后，其TiO2颗粒与基体之间产生了化学结合，其涂层强度明显提高；其次由于TiO2颗粒粒径小且呈多孔性，而具有较宽的禁带宽度和较大的比表面积，会导致其光催化活性的明显提高。因此，该类材料的开发可望在环境保护、污水处理、空气净化等方面具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的制备技术。
本发明提供制备不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的方法，是将洁净的不锈钢丝网从稳定的钛醇盐溶胶中，采用浸渍提拉法制得TiO2湿膜，经80～120℃干燥、冷却后重复提拉数次，直到所需的膜厚度，最后经80～120℃干燥、300～600℃高温处理，制得不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂。
上述的钛醇盐溶胶为Ti(OC4H9)4-C2H5OH-H2O体系，钛酸丁酯、乙醇、水配比的溶胶，按1∶20～60∶0～0.05(摩尔比)的比例。
上述钛醇盐溶胶配制过程中，在1000～2000转/分的强烈搅拌下，将钛酸丁酯Ti(OC4H9)4缓慢滴加到含有有机抑制剂、稀土金属硝酸盐和高分子分散剂的乙醇-水混合物中，在钛酸丁酯加入完毕后，进一步搅拌0.5～2h。
所述的有机抑制剂为三乙醇胺、二乙醇胺或一乙醇胺的一种，所述的有机抑制剂∶钛酸丁酯为0.01～0.5∶1(摩尔比)。
所述的稀土金属硝酸盐为硝酸亚铈、硝酸镧或硝酸钐的一种，所述的稀土金属硝酸盐∶钛酸丁酯为0.002～0.04∶1(摩尔比)。
所述的水溶性有机高分子分散剂为聚乙二醇600～10000，所述的有机高分子分散剂∶钛酸丁酯为0.01～0.5∶1(摩尔比)。
上述的洁净不锈钢丝网为普通的Cr13不锈钢丝网，20～60目网格，经0.05～0.3M的稀盐酸液腐蚀10～40min，水清洗2～4次和空气气氛中500～800℃高温处理0.5～3h。
上述的TiO2纳米膜是用洁净的不锈钢丝网作基体从钛醇盐溶胶中采用浸渍提拉法制备的，TiO2湿膜在80～120℃干燥5～30min，取出冷却后重复提拉2～6次，直到所需的膜厚度。最终的TiO2湿膜经80～120℃干燥5～30min，然后在空气气氛中以3-6℃/min的升温速度升到300～600℃处理0.5～2h，最后在炉内自然冷却至室温而获取。
本发明所提供的采用溶胶-凝胶工艺通过浸渍提拉法制备不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的技术，其优点是钛酸丁酯等原料易得且价格低廉、TiO2膜厚度易控制、涂层强度高、TiO2颗径小及其光催化氧化活性高，因而采用该制备技术所开发的光催化剂可望在环境保护、污水处理、空气净化等方面具有广阔的应用前景。
本发明的制备技术具有工艺简单、生产成本低，涂层强度高、TiO2颗径小(20～50nm)及其光催化活性高的特点。
具体实施例方式
实施例1首先，取100ml无水乙醇，在800～1500转/分的强烈搅拌下，先后缓慢加入8.5ml钛酸丁酯和4.8ml三乙醇胺，加入完毕后，进一步搅拌10～30min。然后再加入0.1g硝酸亚铈、3.5g聚乙二醇600、10ml无水乙醇和1ml水的混合物，并继续搅拌0.5～2h，得到稳定、均匀、透明的溶胶。采用的不锈钢丝网为Cr13不锈钢丝网，20～60目网格，经稀HCl溶液腐蚀、水清洗和空气气氛中500～800℃处理，得到表面洁净、覆盖均匀氧化膜的不锈钢丝网基体。
用洁净的不锈钢丝网作基体从上述溶胶中采用浸渍提拉法制得TiO2湿膜，然后在80～120℃下干燥5～30min，取出在空气中冷却后重复提拉3～4次。该湿膜在80～120℃下干燥3～30min，然后将炉温以3-6℃/min的升温速度升至300～600℃处理0.2～2h，最后在炉内自然冷却至室温，即制得不锈钢丝负载TiO2纳米膜光催化剂。对产品的部分性能指标进行测定，扫描电镜(SEM)显示TiO2涂层由均匀一致的TiO2纳米颗粒组成，其颗粒大小为50～80nm，TiO2颗粒与颗粒之间存在大量纳米孔；光催化氧化活性评价显示在室温、气体流量为1.6L/min、波长为254nm的紫外光照射下，甲醛的转化率～100％。
实施例2用和实施例1相同的操作，不同之处在于将钛酸丁酯和三乙醇胺，预先混合后再加入到无水乙醇中。
最终对产品的部分性能指标进行测定，表明其与实施例1所得到的产品有相同的结果。
实施例3用为实施例1相同的操作，不同之处在于将硝酸亚铈、聚乙二醇600、无水乙醇和水的混合物中的水去除。
对所制得的TiO2纳米膜光催化剂进行测定，扫描电镜(SEM)显示TiO2涂层由均匀一致的TiO2纳米颗粒组成，其颗粒大小为20～50nm，TiO2颗粒与颗粒之间存在大量纳米孔；光催化氧化活性评价显示在室温、气体流量为1.6L/min、波长为254nm的紫外光照射下，甲醛的转化率～100％。
权利要求
1.一种不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的制备方法，是将洁净的不锈钢丝网从稳定的钛醇盐溶胶中，采用浸渍提拉法制得TiO2湿膜，经80～120℃干燥、冷却后重复提拉数次，直到所需的膜厚度，最后经80～120℃干燥，300～600℃高温处理，制得不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂。
2.根据权利要求1所述的不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的制备方法，其特征是所述钛醇盐溶胶是Ti(OC4H9)4-C2H5OH-H2O体系，钛酸丁酯、乙醇、水的摩尔比为1∶20～60∶0～0.05。
3.根据权利要求1或2所述的不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的制备方法，其特征是所述钛醇盐溶胶配制方法，在1000～2000转/分的强烈搅拌下，将钛酸丁酯缓慢滴加到含有有机抑制剂、稀土金属硝酸盐和高分子分散剂的乙醇-水混合物中，在钛酸丁酯加入完毕后，进一步搅拌0.5～2小时。
4.根据权利要求3所述的不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的制备方法，其特征是钛醇盐溶胶配制方法中所述的有机抑制剂为三乙醇胺、二乙醇胺或一乙醇胺的一种。
5.根据权利要求3所述的不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的制备方法，其特征是钛醇盐溶胶配制方法中所述的稀土金属硝酸盐为硝酸亚铈、硝酸镧或硝酸钐的一种。
6.根据权利要求3所述的不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的制备方法，其特征是钛醇盐溶胶配制方法中所述的水溶性有机高分子分散剂为聚乙二醇(600～10000)。
7.根据权利要求1所述的不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的制备方法，其特征是采用的不锈钢丝网为Cr13不锈钢丝网，20～60目网格，经稀HCl溶液腐蚀、水清洗和空气气氛中500～800℃处理，得到表面洁净、覆盖均匀氧化膜的不锈钢丝网基体。
8.根据权利要求1所述的不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的制备方法，其特征是洁净的不锈钢丝网作基体从钛醇盐溶胶中采用浸渍提拉法制得TiO2湿膜，并经80～120℃干燥，空气中冷却后可重复提拉2-6次，直到所需的膜厚度。
全文摘要
一种不锈钢丝网负载TiO
文档编号B01J37/02GK1654118SQ20041001633
公开日2005年8月17日 申请日期2004年2月13日 优先权日2004年2月13日
发明者周仁贤, 陈敏, 吴法理, 赵元鹏 申请人:浙江大学