制备光催化剂的方法以及光催化剂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及室内空气净化领域，具体地，涉及制备光催化剂的方法以及光催化剂。
【背景技术】
[0002]挥发性有机污染物(VOCs) —直以来都是室内环境污染的头号公敌，长期接触对人体的生命健康造成了严重影响。传统的处理室内环境污染的方法如吸附净化法、臭氧氧化法等在一定程度上对处理有机物污染具有积极的作用；但是从长远发展来看，这些污染处理的方法也因其自身局限性而受到了约束。例如:传统的物理吸附的方法不能从根本上彻底除去污染物，它只是改变污染物的物理形态，而且吸附剂在吸附完成以后需经过进一步的再生处理才能再次利用，利用效率比较低。因此，以二氧化钛(T12)为主导的半导体光催化氧化法作为一种新兴环境净化技术，受到了人们的广泛关注。T12具有质优价廉、化学性质稳定、光催化活性高的特点，主要原理是在紫外光激发下产生具有强氧化能力的空穴以及其它活性氧基团，将室内环境中的VOCs彻底分解成0)2和h2o。然而在实际应用过程中，T12光催化剂也存在一些不足之处。首先，T12的光催化只能接受紫外光的照射才能被激发，对可见光的响应较差。其次，T12被激发产生的光生电子空穴对极容易复合，降低了光催化净化效率。最后，在室内环境中，T12光催化材料大多以粉末状态呈现，缺少有效地载体支撑，对有机物的吸附能力有限。这些都成为打02在室内环境净化方面的限定性因素。
[0003]因而，目前关于光催化剂的研宄仍有待深入。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种光催化效果优异的光催化剂。
[0005]本发明是基于发明人的以下发现而完成的:玻璃纤维布(FGC)是一种由玻璃纤维纵横交错形成的无机非金属网状材料，它具有优异的机械强度和良好的耐热性、抗腐蚀性。发明人在研宄过程中发现，由于玻璃纤维形成的纵横交错的结构，当将催化剂负载于玻璃纤维布上时，FGC具有较大的光照面积和比表面积，可以为有机物的吸附提供便利，有效地提高光催化剂的使用效率，适宜作为光催化剂的载体。与此同时，当Ag与1102复合时，Ag粒子可以通过表面等离子体效应克服其与T12的肖特基势皇而发生电子转移，既减少光生电子和空穴的复合，又有利于催化剂对可见光的吸收和利用。鉴于此，发明人提出了一种制备光催化剂的方法以及一种光催化剂。
[0006]因此，在本发明的第一方面，本发明提供了一种制备光催化剂的方法。根据本发明的实施例，该方法包括:将玻璃纤维布于300-600摄氏度下煅烧1-5小时，以便获得经过煅烧的玻璃纤维布；将所述经过煅烧的玻璃纤维布分别浸入0.05-2.0moI/L NaOH溶液和0.05-2.0moI/L HCl溶液中30-90分钟，以便获得经过洗涤的玻璃纤维布；将经过洗涤的玻璃纤维布进行水洗，并于100摄氏度下进行干燥，以便获得经过预处理的玻璃纤维布；将钛源溶于无水乙醇中，以便获得第一混合溶液；将冰乙酸、去离子水和无水乙醇混合，以便获得第二混合溶液；将所述第一混合溶液和所述第二混合溶液混合，以便获得溶胶；将所述经过预处理的玻璃纤维布浸入所述溶胶中1-10分钟，然后于100摄氏度下进行烘干处理；将所述烘干处理得到的产品于400-600摄氏度下煅烧4-6小时，以便获得基材；以及将所述基材浸入金属银的盐溶液中1-10分钟，然后置于紫外光灯管下照射60-300分钟，以便获得光催化剂。发明人发现，本发明的该方法制备步骤简单，流程简便，有利于大规模应用和生产，可作为光催化剂在环保领域广泛应用。而且，在该方法中，采用玻璃纤维布为载体，其纵横交错的网状结构能够为T12提供更多的附着点，提高了对于污染物的降解效率，而且，本发明的制备方法有利于打02介孔结构的形成，进而能够增加催化剂表面的催化活性位，有利于对污染物的吸附作用以及反应的进行，同时，负载金属银的步骤能够增加金属银与T12多孔薄膜的接触面积，进而增强两者的界面耦合作用，有利于光生电子空穴对的转移，具有很好的催化活性。
[0007]在本发明的第二方面，本发明提供了一种制备光催化剂的方法。根据本发明的实施例，该方法包括:(I)将纳米1102负载于玻璃纤维布上，以便获得基材；(2)将金属银沉积在基材上，以便获得光催化剂。发明人发现，利用本发明的该方法，能够快速有效地制备获得效果优异的光催化剂，且该方法步骤简单，操作方便，而且制备获得的光催化剂具有优异的催化效果。
[0008]根据本发明的实施例，步骤⑴可以进一步包括:(1-1)将钛源溶于无水乙醇中，得到第一混合溶液；(1-2)将冰乙酸、去离子水和无水乙醇混合，得到第二混合溶液；(1-3)将第一混合溶液和第二混合溶液混合，得到溶胶；(1-4)将玻璃纤维布浸入溶胶中1-10分钟，然后于100摄氏度下进行烘干处理；以及(1-5)将步骤(1-4)得到的产品于400-600摄氏度下煅烧4-6小时，得到基材。由此，能够快速有效地制备获得负载有纳米二氧化钛的基材，有利于后续步骤的进彳丁以及提尚制备光催化剂的效率。
[0009]根据本发明的实施例，钛源为选自四氯化钛、硫酸钛和钛酸四丁酯中的至少一种。
[0010]根据本发明的实施例，将第一混合溶液和第二混合溶液混合进一步包括:将第二混合溶液滴加到第一混合溶液中，并将所得到的混合物搅拌3.0-5.0小时。
[0011]根据本发明的实施例，基材上负载纳米二氧化钛的量为14.375±5% /平方米。
[0012]根据本发明的实施例，步骤(2)进一步包括:(2-1)提供金属银的盐溶液；(2-2)将基材浸入金属银的盐溶液中1-10分钟；(2-3)将步骤(2-2)得到的产品置于紫外光灯管下照射60-300分钟。
[0013]根据本发明的实施例，金属银的盐溶液为硝酸银溶液，硝酸银溶液的浓度为0.lmol/L0
[0014]根据本发明的实施例，在进行步骤(I)之前，可以预先对玻璃纤维布进行预处理，预处理包括:(a)于300-600摄氏度下，将玻璃纤维布煅烧1-5小时；(b)将经过煅烧的玻璃纤维布分别浸入0.05-2.0moI/L的氢氧化钠溶液和0.05-2.0moI/L的盐酸溶液中30-90分钟；(c)将步骤(b)中所得到的产品进行水洗，并将水洗后的产品于60-120摄氏度下干燥10小时。
[0015]在本发明的第三方面，本发明提供了一种光催化剂。根据本发明的实施例，该光催化剂是通过前面所述的制备光催化剂的方法制备的。发明人发现，该光催化剂采用玻璃纤维布作为载体，具有较大的光照面积和比表面积，可以为有机物的吸附提供便利，有效地提高光催化剂的使用效率，且同时负载允和二氧化钛，当Ag与1102复合时，Ag粒子可以通过表面等离子体效应克服其与1102的肖特基势皇而发生电子转移，既减少光生电子和空穴的复合，有利于催化剂对可见光的吸收和利用，由此，本发明的该光催化剂具有优异的光催化效果。
[0016]在本发明的第四方面，本发明提供了一种光催化剂。根据本发明的实施例，该光催化剂包括:金属银；纳米二氧化钛；以及玻璃纤维布，其中，金属银和纳米二氧化钛负载于玻璃纤维布上。发明人发现，该光催化剂具有较大的比表面积和光照面积，有利于有机物的吸附及提高光催化剂的利用率，另外，同时采用银和二氧化钛，能够有效抑制二氧化钛被激发产生的光生电子空穴对符合，从而能够大大提高光催化净化效率。
[0017]本发明至少具有以下有益效果:
[0018]1、根据本发明的实施例，采用玻璃纤维布对T12催化剂进行负载，由于玻璃纤维布的特殊结构，对于光催化降解气相挥发性有机污染物的活性的提高有促进作用，玻纤布纵横交错的网状结构能够为T12提供更多的附着点，提高了对于污染物的降解效率。
[0019]2、根据本发明的实施例，以玻璃纤维布为载体，通过溶胶-凝胶的方法制备了 T12光催化剂，其制备过程有利于打02介孔结构的形成，进而增加了催化剂表面的催化活性位，有利于对污染物的吸附作用以及反应的进行。
[0020]3、根据本发明的实施例，通过简单光化学还原的方法在基材的表面沉积了一层Ag纳米层，增加了其与T12多孔薄膜的接触面积，增强了两者的界面耦合作用，有利于光生电子空穴对的转移，具有很好的催化活性。
[0021]4、根据本发明的实施例，制备光催化剂过程采用溶胶-凝胶及光化学还原方法，制备方法简单，流程简便，有利于大规模应用和生产，可作为光催化剂在环保领域广泛应用。
【附图说明】
[0022]图1显示了根据本发明实施例的制备光催化剂的方法的流程示意图；
[0023]图2显示了根据本发明实施例的制备光催化剂的方法的流程示意图；
[0024]图3显示了根据本发明实施例的制备光催化剂的方法的流程示意图；以及
[0025]图4显示了根据本发明实施例的制备光催化剂的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解