骤：
[0094] (1)将硫酸氧钛l.OmL逐滴加入到100mL不断搅拌的去离子水中分散，同时缓慢滴 加乙酸lmL调节pH至5;
[0095] (2)将步骤(1)得到的混合液在常压下置于微波反应器中进行微波辐照，反应温度 为120°C，反应功率为600W，反应时间为5min，反应完毕，冷却至室温得到乳白色悬浮液；
[0096] (3)将步骤(2)得到的乳白色溶液进行离心、洗涤，用去离子水和乙醇反复离心洗 涤以去除完全反应的溶剂；
[0097] (4)将获得的白色沉淀进行真空干燥，在50°C下真空干燥12h，彻底去除水分；
[0098] (5)将得到的固体放入刚玉坩埚中，置于马弗炉内，从室温以10°C/min的速率升温 至700°C，保持3h后自然冷却，所得粉末即为二氧化钛纳米催化剂。
[0099] 对比例4
[0100] 所述微波辅助制备二氧化钛纳米催化剂的方法包括如下步骤：
[0101] (1)将硫酸氧钛l.OmL逐滴加入到100mL不断搅拌的去离子水中分散，同时缓慢滴 加乙酸lmL调节pH至8;
[0102] (2)将步骤(1)得到的混合液在常压下置于微波反应器中进行微波辐照，反应温度 为40°C，反应功率为3W，反应时间为150min，反应完毕，冷却至室温得到乳白色悬浮液；
[0103] (3)将步骤(2)得到的乳白色溶液进行离心、洗涤，用去离子水和乙醇反复离心洗 涤以去除完全反应的溶剂；
[0104] (4)将获得的白色沉淀进行真空干燥，在50°C下真空干燥12h，彻底去除水分；
[0105] (5)将得到的固体放入刚玉坩埚中，置于马弗炉内，从室温以10°C/min的速率升温 至700°C，保持3h后自然冷却，所得粉末即为二氧化钛纳米催化剂。
[0106] 对比例5
[0107] 所述微波辅助制备二氧化钛纳米催化剂的方法包括如下步骤：
[0108] (1)将硫酸氧钛2. OmL逐滴加入到100mL不断搅拌的去离子水中分散，同时缓慢滴 加硫酸〇 ? 5mL调节pH至5;
[0109] (2)将步骤(1)得到的混合液在常压下置于微波反应器中进行微波辐照，反应温度 为70°C，反应功率为400W，反应时间为90min，反应完毕，冷却至室温得到乳白色悬浮液；
[0110] (3)将步骤(2)得到的乳白色溶液进行离心、洗涤，再置于微波反应器中进行微波 辐照，反应温度为100°C，反应功率为400W，反应时间为15min，反应完毕，冷却至室温得到乳 白色悬浮液；
[0111] (4)将步骤(3)得到的乳白色溶液进行离心、洗涤，再置于微波反应器中进行微波 辐照，反应温度为130°C，反应功率为200W，反应时间为30min，反应完毕，冷却至室温得到乳 白色悬浮液；
[0112] (5)将步骤(4)得到的乳白色溶液进行离心、洗涤，用去离子水和乙醇反复离心洗 涤至溶液中用Ba2+检测不出S〇42_为止；
[0113] (5)将获得的白色沉淀进行真空干燥，在50°C下真空干燥12h，彻底去除水分；
[0114] (6)将得到的固体放入刚玉坩埚中，置于马弗炉内，从室温以10°C/min的速率升温 至700°C，保持3h后自然冷却，所得粉末即为二氧化钛纳米催化剂。
[0115] 性能测试与表征：
[0116] 对实施例1-5和对比例1-5制得的二氧化钛纳米催化剂进行比表面积测试和光催 化性能测试，测试方法如下：
[0117] 孔径分布和比表面积:采用美国康塔公司的Autosorb-1型全自动比表面和孔隙度 分析仪，在液氮温度(77K)下测定所制备的具有特殊形貌的二氧化钛纳米催化剂的BET比表 面积及孔径分布；
[0118] 光催化性能:选择亚甲基蓝为模拟降解物来考察不同催化剂的光催化性能：在亚 甲基蓝初始浓度lOppm;紫外光波长为200-400nm;反应液体积为300mL;催化剂浓度为1.0g/ L的实验条件下，分别采用实施例1-5和对比例1-5提供的二氧化钛纳米催化剂在紫外光下 催化降解亚甲基蓝。
[0119] 测试结果如表1所示：
[0120] 表1
[0122]
[0123] 综上所述，本发明的二氧化钛纳米催化剂，具有特殊的形貌，即由尺寸约lOnm的一 次粒子组成尺寸约300nm的二次粒子，获得了比表面积大于100m 2/g的表面粗糙的颗粒;且 本发明通过一次微波辐照，在较低的温度内和常压下获得了比表面积大且降解速率快的二 氧化钛纳米催化剂，从对比例可以看出，改变溶液的PH，提高或是降低微波辐照的温度，及 改变辐照的功率，都会降低二氧化钛的降解速率，且采用多次微波辐照制备的二氧化钛纳 米催化剂，不仅步骤繁琐，且效果不如本发明。
[0124] 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局 限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的 技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的 添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1. 一种微波辅助制备二氧化钛纳米催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤:将二氧 化钛前驱体和溶剂混合后调节pH，在50-120°C的温度和常压下进行微波辐照反应，再经过 冷却、洗涤、干燥和煅烧后得到二氧化钛纳米催化剂。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化钛前驱体和溶剂的体积比为1: (5-200)，优选为1: (8-150)，进一步优选为1: (10-100); 优选地，所述二氧化钛前驱体为钛酸正丁酯、异丙醇钛、硫酸钛、硫酸氧钛或四氯化钛 中的任意一种或至少两种的混合物。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述溶剂为水和/或小分子醇的混合 物； 优选地，所述小分子醇的混合物为甲醇、乙醇或丙醇中的任意一种或至少两种的混合 物。4. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述调节pH的调节剂为盐酸、 硫酸、乙酸或柠檬酸中的任意一种或至少两种的混合物； 优选地，所述调节pH后的pH值为1 -6，优选为2-5。5. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述微波辐照反应的温度为 50-120°C，进一步优选为70-100°C ; 优选地，所述微波辐照反应的输出功率为5-500W，优选为20-460W，进一步优选为50-420W； 优选地，所述微波福照反应的福照时间为5-200min，优选为10-180min，进一步优选为 15-150min〇6. 根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述洗涤的溶剂为水和/或乙 醇； 优选地，所述干燥的方式为真空干燥； 优选地，所述真空干燥的温度为30-70°C ; 优选地，所述真空干燥的时间为l-15h，优选为l-12h。7. 根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为100-800°C， 优选为200-750 °C，进一步优选为300-700 °C ; 优选地，所述煅烧的时间为l_8h，优选为l-6h; 优选地，所述煅烧过程采用程序升温，所述程序升温的速度为5-20°C/min。8. 根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： (1) 将二氧化钛前驱物和溶剂按质量比1: (5-200)混合均匀； (2) 调节步骤（1)中混合液的pH值至1-6; (3) 将步骤(2)得到的混合液置于微波反应器中在温度50-120°C，功率5-500W下进行微 波辐照反应5-200min; (4) 步骤(3)反应结束后得到的产物经冷却、洗涤、离心、干燥和煅烧得到所述二氧化钛 纳米催化剂。9. 一种如权利要求1-8中任一项所述的方法制备得到的二氧化钛纳米催化剂。10. -种如权利要求1-8中任一项所述的方法制备得到的二氧化钛纳米催化剂用于环 境污染治理方面的用途； 优选地，所述环境污染治理方面为光催化降解有机废气和/或光催化降解废水中的有 机污染物。
【专利摘要】本发明涉及材料领域，具体涉及可用于废气和废水处理的吸附和光催化材料，尤其涉及一种二氧化钛纳米催化剂、其制备方法及应用，所述方法包括如下步骤：将二氧化钛前驱体和溶剂混合后调节pH，在50?120℃的温度和常压下进行微波辐照反应，再经过冷却、洗涤、干燥和煅烧后得到二氧化钛纳米催化剂。本发明方法，不需要任何模板添加剂、辅助剂，简单高效，且绿色环保；本发明制备得到的二氧化钛纳米催化剂具有活跃的光催化活性，对亚甲基蓝的降解率较商用的P25提高了1倍以上，且能够很好的应用在环境污染治理领域。
【IPC分类】B01J20/06, B01J21/06, B01J35/02, B01J20/28, C02F1/28, C02F1/30, B01D53/86, B01J35/10, C01G23/053
【公开号】CN105727919
【申请号】CN201610096419
【发明人】张锦菊, 李艳香, 杨传芳
【申请人】中国科学院过程工程研究所
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年2月22日