可以有效的提高复合 光催化剂对可见光利用率及对有机污染物的降解能力。
[0051] 本发明实施例提供的纳米Ti〇2_娃藻土复合光催化剂的制备方法中，娃藻土原土 为催化剂的载体，四氯化钛为钛源，铁盐、硫酸铵、稀盐酸、碳酸铵和氨水为辅助原料。本发 明实施例先将四氯化钛、硫酸铵和铁盐制备成酸性混合溶液，再加入硅藻土原土制成浆液， 代替常规的先配置硅藻土浆液再加入四氯化钛等原料的方法，避免了该常规方法中先配置 硅藻土浆液所产生的竞争吸附问题，有利于硅藻土原土对四氯化钛等原料的吸附作用，使 二氧化钛在硅藻土原土上直接结晶后能与硅藻土形成紧密的结合，大大抑制了二氧化钛在 硅藻土表面及微孔中的团聚，同时制备出的纳米Ti02晶粒尺寸更小，使得光生载流子从体 内扩散到表面所需要的时间更短，光生电荷的分离效果更好，从而提高了复合光催化剂的 光催化活性。本发明实施例在制备酸性混合溶液时加入硫酸铵，一方面，少量的硫酸根离子 可以促进锐钛矿相的形成，同时抑制二氧化钛从锐钛矿相转化成金红石相，而二氧化钛的 锐钛矿相比金红石相的催化活性高，加入硫酸铵可以提高复合光催化剂的催化活性;另一 方面，在光催化反应过程中，硫酸根离子可以帮助捕获光生电子而产生氧负离子（? 〇厂），从 而能提高复合光催化剂的光催化性能。在酸性混合溶液中加入铁盐，是为了使铁盐和四氯 化钛一起被吸附在娃藻土原土表面及微孔中，并使铁盐与四氯化钛共沉淀，形成稳定的离 子掺杂或半导体掺杂，有利于提高光催化剂的催化性能;本发明实施例制备的酸性混合溶 液的pH值为1.5-3，可使溶液中的钛离子、铁离子等金属离子更加稳定，防止发生水解，且有 利于硅藻土原土对这些金属离子的吸附，提高吸附作用力;本发明实施例先调节浆液的pH 值，再对其进行陈化，是为了使浆液中钛离子、铁离子等金属离子先发生水解沉淀，再通过 后续步骤中的煅烧工艺得到负载硅藻土上的纳米Ti0 2晶粒。
[0052]本发明实施例中采用的铁盐为三价可溶性铁盐或/和二价可溶性铁盐，可为硝酸 铁、硝酸亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、六水氯化铁和四水氯化亚铁等。
[0053]本发明实施例采用的原料的质量配比为娃藻土原土：四氯化钛=100:80-220,四 氯化钛:硫酸铵:铁盐=100:17-66:0-0.7时，能制得高有机污染物降解能力的复合光催化 剂;其中铁盐的用量为四氯化铁质量的0.7%以内时，铁元素在二氧化钛的惨杂量较适宜， 能有效提高复合光催化剂对可见光利用率及对有机污染物的降解能力，当铁盐用量超过四 氯化铁质量的〇. 7 %时，不但对提高复合光催化剂对有机污染物的降解能力没有帮助，而且 会影响二氧化钛在硅藻土上的负载，降低复合光催化剂对有机污染物的降解能力。
[0054]本发明实施例所制备的酸性混合溶液中四氯化钛的质量浓度为12.9-32.8g/L，能 保证酸性混合溶液的浓度大小适宜，同时使加入硅藻土原土后得到的浆液的稀稠度合适， 当酸性混合溶液的浓度较大时，钛离子、铁离子等金属离子在溶液中不稳定，容易沉淀，不 利于在硅藻土上的吸附，且制得的浆液太过粘稠不利于后续步骤的操作；而当酸性混合溶 液的浓度太小时，浆液太稀，虽然能使硅藻土分散均匀，便于负载，但会造成原料等浪费，并 增加后续操作工作量。
[0055] 本发明实施例采用稀盐酸配制酸性混合溶液，是由于稀盐酸可以在制备过程中尽 可能少的引入杂质阴离子。优选稀盐酸的pH值为1.5-3。
[0056] 本发明实施例采用碳酸铵溶液或氨水溶液调节浆液的pH值，是由于碳酸铵溶液或 氨水溶液不会将其他杂质离子带入到最终制得的催化剂中，其含有的C〇3 2，NH4+均会在后 续的洗涤、煅烧等操作中挥发掉;优选碳酸铵溶液的质量浓度为1 〇〇_250g/L，氨水溶液的质 量分数为本发明实施例采用上述碳酸铵溶液或氨水溶液将浆液的pH值调至6-8 时，能使浆液中的钛离子等金属离子在陈化过程中充分水解沉淀;本发明实施例优选陈化 的温度为20-40°C，陈化的时间为2-5h;优选煅烧的工艺条件为:煅烧温度为480-800°C，升 温速度为10-30 °C /min，保温时间为1.5-6.5h，煅烧气氛为空气。
[0057] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种纳米Ti〇2-娃藻土复合光催化剂，其特征在于，其原料包括娃藻土原土、四氯化 钛、硫酸铵和铁盐，所述原料的质量配比为： 硅藻土原土：四氯化钛=100:80-220， 四氯化钛:硫酸铵:铁盐=100:17-66:0-0.7。2. 根据权利要求1所述的纳米Ti〇2_娃藻土复合光催化剂，其特征在于，所述铁盐为三价 可溶性铁盐或/和二价可溶性铁盐。3. 根据权利要求1所述的纳米Ti〇2_娃藻土复合光催化剂，其特征在于，所述纳米Ti〇2_ 娃藻土复合光催化剂中Ti〇2的平均晶粒尺寸为9.6-13nm。4. 一种纳米Ti〇2_娃藻土复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 制备含有四氯化钛、硫酸铵和铁盐的酸性混合溶液，再加入硅藻土原土并搅拌，制 得衆液； (2) 调节所述浆液的pH值，再进行陈化； (3) 所述陈化后的浆液经过滤、洗涤、干燥、煅烧和研磨后，制得所述纳米Ti02-硅藻土复 合光催化剂。5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述铁盐为三价可溶性铁盐或/和二 价可溶性铁盐。6. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述方法中各原料的质量配比为： 硅藻土原土：四氯化钛=100:80-220， 四氯化钛:硫酸铵:铁盐=100:17-66:0-0.7。7. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酸性混合溶液的pH值为1.5-3。8. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酸性混合溶液中四氯化钛的质量 浓度为 12.9-32.8g/L。9. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用碳酸铵溶液或氨 水溶液将所述浆液的pH值调至6-8,所述碳酸铵溶液的质量浓度为100-250g/L，所述氨水溶 液的质量分数为5%_12%。10. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述陈化的温度为20-40°C，所述陈 化的时间为2-5h;所述煅烧的工艺条件为：煅烧温度为480-800 °C，升温速度为10-30 °C / min，保温时间为1.5-6.5h，煅烧气氛为空气。
【专利摘要】本发明公开了一种纳米TiO2?硅藻土复合光催化剂及其制备方法，其中纳米TiO2?硅藻土复合光催化剂的原料包括硅藻土原土、四氯化钛、硫酸铵和铁盐，所述原料的质量配比为硅藻土原土：四氯化钛＝100：80?220，四氯化钛：硫酸铵：铁盐＝100：17?66：0?0.7；该复合光催化剂解决了现有技术中复合光催化剂对可见光利用率低及对有机污染物的降解能力低的问题，提高了复合光催化剂对可见光利用率及对有机污染物的降解能力。
【IPC分类】B01J21/06, B01J21/16
【公开号】CN105727921
【申请号】CN201610067267
【发明人】冀志江, 张琎珺, 王静, 王晓燕, 侯国艳, 王继梅
【申请人】中国建筑材料科学研究总院
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年1月30日