专利名称：一种低温常压等离子体改性负载型二氧化钛光催化剂的制备方法
技术领域：
本发明属环境污染治理技术领域，特别是涉及一种低温常压等离子体改性负载型二 氧化钛光催化剂的制备方法。
技术背景光催化氧化法是近几十年发展起来的一项污染治理新技术，是一种具有很强氧化能 力的深度氧化技术。以二氧化钛为代表的光催化材料及其修饰和改性成为近年来研究的 热点，二氧化钛光催化剂的修饰和改性为进一步提高光催化的效率提供了新的途径，目 前主要有以下几种方法(1) 贵金属沉积半导体表面与贵金属接触时，光生电子从费米能级较高的n-半导体转移到费米能级较低的贵金属，直至它们的费米能级相同，这个过程形成的肖特基势垒 成为捕获光生电子的有效陷阱，从而抑制了电子与空穴的复合；(2) 过渡金属掺杂过渡金属的离子是电子的有效接受体，它的掺杂可在半导体表面 引入缺陷位置，捕获导带中的电子，减少二氧化钛表面光生电子和空穴的复合几率；(3) 复合半导体此方法可看作一种颗粒对另一种颗粒的修饰，两种半导体之间的能 级差能使光生电子和空穴形成有效的分离。包括简单的组合、掺杂、多层结构和异相组 合等；(4) 外加氧化剂在反应液中加入氧化剂，这些氧化剂本身是良好的电子接受体，通 常要加入少量的02、 H202、 0:,或过硫酸盐等电子捕获剂，以捕获光生电子，降低电子和 空穴的复合。这些方法都是在二氧化钛光催化剂的制备或使用的过程中加入一定量的金属、半导 体材料或氧化剂，提高了二氧化钛光催化剂制备和使用的成本，而且工艺更加烦琐复杂。 发明内容本发明的目的是提供一种低温常压等离子体改性负载型二氧化钛光催化剂的制备 方法，该方法工艺简单，易于操作，既可在实验室操作，也可用于工业规模生产。制得 的二氧化钛光催化剂薄膜透光性好，在实际使用过程中使用单一光源即可使载玻片基体 两面的薄膜起到催化作用，无需在两面分别安装光源，为降低能耗，提高使用效率提供 了新的途径。一种低温常压等离子体改性负载型二氧化钛光催化剂的制备方法，包括以下步骤 (1)纳米二氧化钛溶胶的制备将异丙醇缓慢滴加到钛酸四正丁酯中，剧烈搅拌20 —60min，随后加入蒸馏水进行水解反应，其物料摩尔比为钛酸四正丁酯异丙醇水 =1:30 80:2，在剧烈搅拌条件下，加入抑制剂二乙醇胺和稳定剂乙酰丙酮，即制得淡 黄色的纳米二氧化钛溶胶；
(2) 负载型纳米二氧化钛光催化剂薄膜的制备用洁净的石英载玻片为基体从上述二 氧化钛溶胶中采用浸渍提拉法制备，湿膜在10(TC的烘箱中烘干5 — 20min;
(3) 负载型纳米二氧化钛光催化剂薄膜低温常压等离子体改性及制备在低温常压等 离子体环境下将上述制备的薄膜处理2 — 10min，载玻片表面距等离子体喷头15mm，然 后在马弗炉中以2K'min —'的升温速度升温至400 — 500'C，保温1. 5 2. 5h。取出自然冷 却至室温，即制得低温常压等离子体表面改性的负载型纳米二氧化钛薄膜；
(4) 脱色率和COD去除率的测定取一定量的活性黄Cibacron Yellow C-2R染料的染 色废水样品，放入经过等离子体处理的二氧化钛光催化剂薄膜载玻片，在125W紫外光 源下照射15min，取出样品后，分别采用分光光度法和微波消解法测定样品的吸光度和 COD值。
所述步骤(1)中的钛酸四正丁酯与异丙醇和水的物料摩尔比=1:30 80:2; 所述步骤(l)中的抑制剂二乙醇胺是在水解反应之前加入，并剧烈搅拌30—60min， 再进行水解反应；稳定剂乙酰丙酮是在水解反应完成后加入，并剧烈搅拌30 — 60min。 所述歩骤(2)中的石英载玻片需经过酸洗、碱洗、超声震荡及蒸馏水浸泡才可使用。
所述步骤(2)中的提拉速度为0.5 4.0誦's '。 本发明的有益效果
(1) 经过等离子体改性处理的二氧化钛光催化剂比未经过改性处理的在光催化性能上 有一定的提高，在紫外光源照射下处理染料废水，脱色率和COD去除率分别有一定程度 的提高，并随着紫外光照射时间的延长，其脱色率和COD去除率会进一步提高；(2) 经过等离子体改性处理的二氧化钛光催化剂，光响应范围扩大，能吸收波长更大的 光进行光催化反应，提高光源的利用率，降低对光源的要求。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一歩的阐述，应理解，这些实施例仅用于说明本 发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领 域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价同样落于本申请所附权利要求书 所限定的范围。
实施例1(1) 纳米二氧化钛溶胶的制备将异丙醇缓慢滴加到钛酸四正丁酯中，剧烈搅拌20 — 60min，随后加入蒸馏水进行水解反应，在剧烈搅拌条件下，加入抑制剂二乙醇胺和稳 定剂乙酰丙酮，即制得淡黄色的纳米二氧化钛溶胶；(2) 纳米二氧化钛光催化剂薄膜的制备用洁净的石英载玻片为基体从上述二氧化钛 溶胶中采用浸渍提拉法制备，湿膜在IO(TC的烘箱中烘干5 — 20min;(3) 负载型纳米二氧化钛光催化剂薄膜的制备在低温常压等离子体环境下将上述制 备的薄膜处理2 — 10min，载玻片表面距等离子体喷头15mm，然后在马弗炉中以2K，in —' 的升温速度升温至400 — 50(TC，保温1.5 2. 5h。取出自然冷却至室温，即制得低温常 压等离子体表面改性的负载型纳米二氧化钛薄膜；(4) 脱色率和COD去除率的测定取活性黄Cibacron Yellow C-2R染料的染色废水样 品，放入经过等离子体处理的二氧化钛光催化剂薄膜载玻片，在125W紫外光源下照射 15mirv，取出样品后，分别采用分光光度法和微波消解法测定样品的吸光度和COD值， 计算反应后的脱色率和COD去除率，其中脱色率二(卜A,/ A。)X100°/。， A,是处理后染料 废水在其最大吸收波长处的吸光度，A。是染料废水原液在其最大吸收波长处的吸光度； CODcr去除率(％) = (1 —C0D,/C0D。) X 100%， C0D。是染料废水原液的C0Do， C0D,是处理后 染料废水的C0D^ 。
权利要求
1.一种低温常压等离子体改性负载型二氧化钛光催化剂的制备方法，包括以下步骤(1)纳米二氧化钛溶胶的制备将异丙醇缓慢滴加到钛酸四正丁酯中，剧烈搅拌20-60min，随后加入蒸馏水进行水解反应，在剧烈搅拌条件下，加入抑制剂二乙醇胺和稳定剂乙酰丙酮，即得制淡黄色的纳米二氧化钛溶胶；(2)负载型纳米二氧化钛光催化剂薄膜的制备用洁净的石英载玻片为基体从上述二氧化钛溶胶中采用浸渍提拉法制备，湿膜在100℃的烘箱中烘干5-20min；(3)负载型纳米二氧化钛光催化剂薄膜的低温常压等离子体改性及制备在低温常压等离子体环境下将上述制备的薄膜处理2-10min，载玻片表面距等离子体喷头15mm，然后在马弗炉中以2K·min-1的升温速度升温至400-500℃，保温1.5～2.5h。取出自然冷却至室温，即制得低温常压等离子体表面改性的负载型纳米二氧化钛薄膜；(4)脱色率和COD去除率的测定取活性黄Cibacron Yellow C-2R染料的染色废水样品，放入经过等离子体处理的二氧化钛光催化剂薄膜载玻片，在125W紫外光源下照射15min，取出样品后，分别采用分光光度法和微波消解法测定样品的吸光度和COD值。
2. 根据权利要求1所述的一种低温常压等离子体改性负载型二氧化钛光催化剂的制备 方法，其特征在于，所述步骤(1)中钛酸四正丁酯与异丙醇和水的物料摩尔比1:30 80:2;
3. 根据权利要求1所述的一种低温常压等离子体改性负载型二氧化钛光催化剂的制备 方法，其特征在于，所述步骤(1)中抑制剂二乙醇胺在水解反应之前加入，并剧烈搅 拌30—60min，再进行水解反应；稳定剂乙酰丙酮在水解反应完成后加入，并剧烈搅拌 30—60min。
4. 根据权利要求1所述的一种低温常压等离子体改性负载型二氧化钛光催化剂的制备 方法，其特征在于，所述歩骤(2)中制备过程中所使用的石英载玻片经过酸洗、碱洗、 超声震荡及蒸馏水浸泡。
5. 根据权利要求1所述的一种低温常压等离子体改性负载型二氧化钛光催化剂的制备 方法，其特征在，所述歩骤(2)中提拉速度为0.5 4.0 ,*s —'。
全文摘要
本发明涉及一种等离子体改性负载型二氧化钛光催化剂的制备方法，包括(1)将异丙醇缓慢滴加到钛酸四正丁酯中，剧烈搅拌20-60min，加入蒸馏水水解反应，在加入抑制剂二乙醇胺和稳定剂乙酰丙酮，即得制淡黄色的纳米二氧化钛溶胶；(2)负载型纳米二氧化钛光催化剂薄膜的制备(3)负载型纳米二氧化钛光催化剂薄膜的低温常压等离子体改性及制备(4)脱色率和COD去除率的测定。本发明工艺简单易行、光催化性能高、在使用过程中能耗低、无选择性矿化、降解完全，并且价廉、无二次污染、可长期重复使用。
文档编号B01J21/00GK101157020SQ200710047458
公开日2008年4月9日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年10月26日
发明者何瑾馨, 阳 夏, 晴 秦 申请人:东华大学