一种用于环境处理的光催化复合微球的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于环境处理的光催化复合微球的制备方法。其主要是采用具有光催化活性的纳米二氧化钛、氧化锌及其复合光催化材料为基材，通过采用有机—无机复合交联剂进行交联反应形成具有纳米空间的交联微球，既保存了纳米光催化材料的高吸附及光催化性能，又形成一定的空间尺寸，以便于分离回收处理，从而可提高环境光催化处理效率。本发明大大拓宽光催化环境处理应用范围，减少处理成本。
【专利说明】一种用于环境处理的光催化复合微球的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纳米材料光催化微球的制备方法，尤其涉及一种应用于环境处理的光催化复合微球的制备方法。
【背景技术】
[0002]光催化纳米材料主要指纳米二氧化钛、纳米氧化锌半导体材料，其中又以纳米二氧化钛为最主要的研究对象，自1976年Carey等采用Ti02光催化降解联苯和氯代联苯以来，以二氧化钛为主的光催化技术得到国内外广泛关注。
[0003]为使Ti02光催化材料在环境保护方面，特别是污水处理领域得到实际应用，人们采用了多种方法，主要有:
[0004](I)将Ti02光催化薄膜:利用溶胶凝胶法，将Ti02光催化材料在未成型阶段附着在物体的表面，如玻璃、多孔矿石等，然后在高温下进行煅烧，完成Ti02光催化材料的成型，进而在物体表面形成了一层Ti02光催化薄膜，让污水从薄膜表面流过，辅助紫外灯光进行光催化分解污染物的作用。
[0005](2)用Ti02光催化材料制成陶瓷材料微球:利用高温焙烧或辅助沉积等方法，通过反应，将Ti02光催化材料附着在陶瓷微球表面，制成有光催化涂层的微球，用这些微球漂浮在污水中，达到吸附和分解污染物的目的。
[0006](3)直接将光催化纳米材料分散于污染物中，通过光催化分解污染物。
[0007]以上(I) (2)在大颗粒表面负载纳米光催化材料的方法，体系大部分空间被不具有光催化活性的材料占用，不仅造成空间浪费，也影响光应用效率，使得单位空间的污水处理效果较低；(3)的方法虽然光催化处理效率提高，但纳米分散体回收困难导致成本过高，无法实际应用。
【发明内容】
[0008]针对已有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种新型的纳米光催化复合微球的制备方法，提高纳米光催化材料在环境处理方面的使用效率；有效纳米空间及与溶剂的分离回收性能；单位空间的光催化处理能力，降低光催化处理成本。
[0009]为实现上述目的，本发明采用纳米光催化材料单分散复合体系，通过有机一无机复合交联剂使用技术，制备中空纳米粘合体微粒，该方法包括以下步骤:
[0010]A、将纳米光催化材料在醇水混合溶剂中制成纳米粒子单分散体系；
[0011]B、在搅拌下将有机一无机复合交联剂加入A中，从而得到均匀分散的混合分散液，其中以质量百分比计，纳米光催化材料、有机一无机复合交联剂、水和醇的比例分别为30%?50%、I %?10%、10%?50%和 30%?60% ;
[0012]C、将步骤B得到的混合分散液加热干燥，其中加热温度介于100?200°C之间，力口热时间介于0.5?5小时；
[0013]D、将步骤C得到的交联产物粉碎成要求大小的微粒。[0014]本发明通过选择合适的交联剂，将纳米光催化材料粘结成具有纳米空间结构的大颗粒微球，应用于环境处理中，产物与普通纳米光催化材料相比，具有更好的分离回收性能，与负载型光催化材料相比单位体积里具有更多可应用纳米空间，光应用效率也有较大的提高。使得环境处理应用范围更为广泛，光催化治理成本也大为降低。
【具体实施方式】
[0015]一种用于环境处理的光催化复合微球的制备方法，以纳米二氧化钛、纳米氧化锌等光催化纳米材料为基料，通过有机一无机复合交联剂的交联作用，将纳米光催化材料进行交联粘合，再在一定的加热温度下干燥交联，粉碎造粒形成具有纳米空间的光催化复合微粒。上述制备方法中，所述的纳米光催化材料指的是纳米二氧化钛、纳米氧化锌及它们的离子杂化复合产物，其中纳米二氧化钛包括2纳米?100纳米具有光催化活性的二氧化钛酸中的至少一种,纳米氧化锌包括2纳米?100纳米具有光催化活性的氧化锌中的至少一种，纳米二氧化钛、纳米氧化锌离子杂化复合物指的是上述纳米二氧化钛、通过离子杂化所获得的复合物，所述有机一无机交联剂包括硅酸盐(如硅酸钠，硅酸钾，硅酸锂等)、硅烷偶联剂(KH550、KH560、KH570，A—189等)、聚乙烯醇、丙烯酸树脂、醇酸树脂中的至少二种。
[0016]下面详细描述本发明的优选实施例。
[0017]实施例1，具体步骤如下:
[0018]A.将50克10纳米左右的纳米二氧化钛分散到50克的乙醇水溶液(I: I体积比)中；
[0019]B.在搅拌条件下缓慢加入2.5克KH550，再加入30克硅酸钾，2克苯丙树脂，然后120°C下加热干燥2小时，得到块状干燥产物；
[0020]C.块状干燥产物磨碎到需要大小，过筛得到一定大小的微粒；
[0021]该微粒具有很好的光催化活性，同时具备较好的溶剂分离性。
[0022]实施例2
[0023]实施例2与实施例1的不同之处在于，将50克纳米二氧化钛换成，40克纳米二氧化钛，10克纳米氧化锌，其他条件相同。最终得到纳米TiO2-Zn光催化复合物，具有可见光催化活性，好的溶剂分离性。
[0024]实施例3
[0025]实施例3与实施例1的不同之处在于，将实例I中50克纳米二氧化钛换成50克铁离子杂化的纳米二氧化钛，其他条件相同。最终得到纳米TiO2-Fe复合物光催化微粒，具有可见光催化活性，好的溶剂分离性。
[0026]实施例4
[0027]实施例4与实施例1的不同之处在于，将实例I中2.5克KH550换成2.5克的KH560，其他条件相同。具有好的光催化活性和较好的溶剂分离性。
[0028]实施例5
[0029]实施例5与实施例1的不同之处在于，将实例I中2克的苯丙树脂换成2克聚乙烯醇，其它条件相同。最终得到纳米TiO2光催化复合微粒，具有好的光催化活性和较好的溶剂分离性。
【权利要求】
1.一种用于环境处理的光催化复合微球的制备方法，以纳米二氧化钛、纳米氧化锌、离子杂化纳米二氧化钛复合物等光催化纳米化合物为基本材料，通过有机一无机复合交联处理将基本纳米光催化材料粘合，形成俱纳米结构的多孔微粒，其特征在于:所述的制备方法包括如下步骤: A、将纳米光催化材料在醇水混合溶剂中制成纳米粒子单分散体系； B、在搅拌下将有机一无机复合交联剂加入A中，从而得到均匀分散的混合分散液，其中以质量百分比计，纳米光催化材料、有机一无机复合交联剂、水和醇的比例分别为30%?50%、I %?10%、10%?50%和 30%?60% ; C、将步骤B得到的混合分散液加热干燥，其中加热温度介于100?200°C之间，加热时间介于0.5?5小时； D、将步骤C得到的交联产物粉碎成要求大小的微粒。
2.根据权利要求1所述的一种用于环境处理的光催化复合微球的制备方法，其特征在于，所述的选用的基础材料为纳米氧化钛、纳米氧化锌、离子杂化纳米二氧化钛复合物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于环境处理的光催化复合微球的制备方法，其特征在于，所述的选用的有机一无机复合交联剂为硅酸盐(如硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂)、硅烷偶联剂(如KH550、KH560、KH570、A—189)、聚乙烯醇、丙烯酸树脂、醇酸树脂中的至少两种。
4.根据权利要求1所述的一种用于环境处理的光催化复合微球的制备方法，其特征在于，所述的具有光催化活性的纳米粒子通过空间粘合组成具有纳米空间的复合微球，该微球既保存了纳米粒子的吸附及光催化性能，又具有较大的空间尺寸，可以通过简单的过虑分离进行回收。
【文档编号】B01J23/745GK103506100SQ201210203277
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】范振天, 钱素平 申请人:范振天, 钱素平