专利名称：一种纳米复合光触媒及其制备方法
技术领域：
本发明属于抗菌降污纳米复合光触媒及其制备方法，特别是涉及纳米二氧化钛和纳米二氧化硅及特殊纳米材料A的一种多功能绿色环保纳米复合光触媒及其制备方法。
背景技术：
利用纳米二氧化钛的光催化性质来制备杀菌和降解污染物光触媒的方法很多，但由于二氧化钛的光催化活性是要在水和氧及紫外线的氛围下才能体现出来，因此在水和氧及紫外线很少的情况下，二氧化钛的活性受到很大的影响。
发明内容
本发明是在纳米二氧化钛中加入纳米二氧化硅及特殊纳米材料A，使之能充分吸附空气中的氧和水，并使纳米二氧化钛的光催化波长范围向长波方向移动，使纳米二氧化钛的催化性能不再受紫外线的限制，使之在可见光区域下也能发挥其强大的催化能力，从而加快了二氧化钛的催化降污抗菌的效果。
发明目的本发明的目的是利用纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、特殊纳米材料A的协同作用产生的超氧化能力，通过科学的配方而制成的一种用途广泛的光催化纳米复合光触媒。
本发明提供的技术方案是一种纳米复合光触媒，其基本组成为纳米二氧化钛占纳米复合光触媒的0.01％-99％，纳米二氧化硅(或硅溶胶中二氧化硅净含量)占0.01-60％，特殊纳米材料A占0.01-60％，其余为水。以上百分数均为质量百分数。
下面通过实施例，进一步阐明本发明的突出特点和显著进步，仅在于说明本发明而不是限制本发明。
实施例1称取6g氢氧化钠，溶于300ml水中，搅拌溶解，然后将7g四氯化钛缓慢加入到氢氧化钠水溶液中水解，用离心(膜分离或电泳脱盐)方法使氯离子含量不高于50ppm。将除去盐的氢氧化钛溶胶在180℃条件下晶化12小时，即得A液。将10ml纳米二氧化硅含量为40％的硅溶胶、0.3g纳米银充分混合均匀，形成B液。将B液缓慢加入到A液中，慢慢搅拌均匀即制成了具有超强光催化降解抗菌效果的溶胶体C。C液喷涂到物体(如空调过滤网、墙壁、家具、电器、水处理装置)表面，用于净化空气和水体中的有机污染物，杀灭病菌。
实施例2(1)、将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅用超声或搅拌或分散剂的方法分散到水中，得到纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合悬浮液。
(2)、在硝酸银水溶液中加入氨水，使之生成络合溶液，络合溶液中的硝酸银的浓度为0.001-10mol/L，将该络合溶液加入到(1)所制成的悬浮液中，多次离心水洗，得到吸附有银氨络离子的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛。
(3)、将(2)中得到吸附有银氨络离子的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛分散在极性有机溶剂中，使纳米二氧化硅和纳米二氧化钛在有机溶剂中的浓度分别为0.01-5mol/L；再在此分散液中加入氨水，然后再加入硅酸酯[Si(OR)4]，使混合后的氨的浓度为0.001-10mol/L，硅酸酯的浓度为0.001-3mol/L，在15-60℃下反应1-100小时，得到乳白色或白色悬浮液。
(4)、将步骤(3)得到的悬浮液再离心水洗，分散在水中，其固体重量与水的重量比的范围为0.001-0.8；加入还原剂，在15-60℃下反应1-100小时，得到悬浮液，即为复合纳米银/纳米二氧化硅/纳米二氧化钛的功能光触媒。
(5)、(1)-(4)所述的硅酸酯[Si(OR)4]中R是-CnH2n+1，n＝1-5；所述的可以为普通纳米二氧化硅、气相纳米二氧化硅，也可以是含纳米二氧化硅的硅溶胶；所述的还原剂包括有机酸、有机胺、多羟基化合物及其它如水合肼、硼氢化钠、对苯二酚、四甲基菲尼酮或它们的混合物。
权利要求
1.一种纳米复合光触媒，其主要组成为纳米二氧化钛0.01-99％，纳米二氧化硅或硅溶胶，其中纳米二氧化硅净含量占该纳米复合光触媒的0.01-60％特殊纳米材料A0.01-60％，其余为水，以上百分数为质量百分数。
2.根据权利要求1所述的纳米复合光触媒，其特征是该纳米复合光触媒的形态可以是液态、胶体状、糊状、固体。纳米二氧化钛为金红石型、锐钛型、板钛型、非晶型或者以上4种形态的任意比混合。纳米二氧化钛的粒子直径范围为1-100nm，特殊纳米材料A的粒子直径范围为1-100nm，纳米二氧化硅的粒子直径范围为1-100nm。
3.根据权利要求1所述的纳米复合光触媒，其特征是特殊纳米材料A为银、铜、铁、铂、镁、铝、镧、钠、铈、锰、钴、镍、锌、镉、钾、钙、锂、钨、金的金属单质或其氧化物或其硫化物或含其离子的水溶液，或以上多成份的任意比混合。
4.根据权利要求1所述的纳米复合光触媒的制备方法，其特征还可以是将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅(或硅溶胶或纳米二氧化硅与硅溶胶的混合物)、特殊纳米材料A这几种纳米材料之中的一种或多种成分分别加入分散剂分散或物理方法分散(或物理方法与分散剂方法共用)后再将这几种分散后的纳米材料混合均匀，制成具有高效光催化降污的一种纳米复合光触媒，该材料形态为流体或胶体，在分散过程在还可以加入水。
5.根据权利要求1所述的纳米复合光触媒的制备方法，其特征还可以是在以纳米二氧化钛为主要作用物质的光触媒的生产过程中任一阶段加入纳米二氧化硅(或硅溶胶或纳米二氧化硅与硅溶胶的混合物)和特殊纳米材料A，分散均匀后制成高效降污灭菌的纳米复合光触媒。其主要成分及含量为纳米二氧化钛0.01-99％，纳米二氧化硅或硅溶胶，其中二氧化硅净含量占该光触媒的0.01-60％，特殊纳米材料A0.01-60％，其余为水和其它辅助性材料，以上百分数为质量百分数。
6.根据权利要求1所述的纳米复合光触媒的制备方法，其特征还可以是在以纳米二氧化钛、纳米二氧化硅为主要作用物质的光触媒的生产过程中任一阶段加入特殊纳米材料A，分散均匀后制成高效降污灭菌的纳米复合光触媒。其主要成分及含量为纳米二氧化钛0.01-99％，纳米二氧化硅或硅溶胶，其中二氧化硅净含量占该光触媒的0.01-60％，特殊纳米材料A0.01-60％，其余为水和其它辅助性材料，以上百分数为质量百分数。
7.根据权利要求1所述的纳米复合光触媒的制备方法，其特征还可以是在以纳米二氧化钛、特殊纳米材料A为主要作用物质的光触媒的生产过程中任一阶段加入纳米二氧化硅(或硅溶胶或纳米二氧化硅与硅溶胶的混合物)，分散均匀后制成高效降污灭菌的纳米复合光触媒。其主要成分及含量为纳米二氧化钛0.01-99％，纳米二氧化硅或硅溶胶，其中二氧化硅净含量占该光触媒的0.01-60％，特殊纳米材料A0.01-60％，其余为水和其它辅助性材料，以上百分数为质量百分数。
8.根据权利要求1所述的纳米复合光触媒的制备方法，其特征还可以是(1)、将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅用超声或搅拌或分散剂的方法分散到水中，得到纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合悬浮液。(2)、在特殊纳米材料A的硝酸盐水溶液中加入氨水，使之生成络合溶液，络合溶液中的硝酸盐的浓度为0.001-10mol/L，将该络合溶液加入到(1)所制成的悬浮液中，多次离心水洗，得到吸附有络合离子的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛。(3)、将(2)中得到吸附有络合离子的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛分散在极性有机溶剂中，使纳米二氧化硅和纳米二氧化钛在有机溶剂中的浓度分别为0.01-5mol/L；再在此分散液中加入氨水，然后再加入硅酸酯[Si(OR)4]，使混合后的氨的浓度为0.001-10mol/L，硅酸酯的浓度为0.001-3mol/L，在15-60℃下反应1-100小时，得到悬浮液。(4)、将步骤(3)得到的悬浮液再离心水洗，分散在水中，其固体重量与水的重量比的范围为(0.001-0.8)∶1；加入还原剂，在15-60℃下反应1-100小时，即得到由特殊纳米材料A/纳米二氧化硅/纳米二氧化钛为主要成份的复合纳米高效光触媒。(5)、(1)-(4)所述的硅酸酯[Si(OR)4]中R是-CnH2n+1，n＝1-5；所述的纳米二氧化硅可以为普通纳米二氧化硅、气相纳米二氧化硅，也可以是含纳米二氧化硅的硅溶胶；所述的还原剂包括有机酸、有机胺、多羟基化合物及其它如水合肼、硼氢化钠、对苯二酚、四甲基菲尼酮或它们的混合物。
9.根据权利要求1所述的纳米复合光触媒的应用，其特征还可以是用于水处理、空气净化、废气处理、杀菌、防腐、产品表面净化处理等领域。
10.根据权利要求1-11所述的纳米复合光触媒的制造方法，还可以在纳米复合光触媒中加入水溶性氧化剂，水溶性氧化剂的净重量占该纳米复合光触媒的0.001-10％。所用的水溶性氧化剂包括有机酸、NaClO3、重铬酸烟酰胺、过硫酸铵、二氧化氯或过氧化氢等。水溶性氧化剂的加入方式可以是直接加入也可以是溶于水稀释后加入。
全文摘要
本发明涉及一种纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和特殊纳米材料A的纳米复合光催化杀菌降解光触媒，其主要成份为纳米二氧化钛0.01－99％；纳米二氧化硅或硅溶胶，其中纳米二氧化硅净含量占该纳米复合光触媒的0.01－60％；特殊纳米材料A0.01－60％；其余为水。以上百分数为质量百分数。本发明还提供几种上述纳米复合光触媒的制备方法，本发明制备的光触媒的突出特点是该制备工艺简单，污染降解及杀菌功能强，应用广泛，性价比高，可用于水处理、空气净化、杀菌、防腐、产品表面净化处理、废气处理领域。
文档编号B01J37/03GK1775347SQ20051010082
公开日2006年5月24日 申请日期2005年11月2日 优先权日2005年11月2日
发明者刘应希 申请人:刘应希