專利名稱：自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料及其制備，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
二.
背景技術(shù)：
光催化降解污染物領(lǐng)域所采用的光催化材料多為N型半導(dǎo)體材料，如氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、 氧化鐵等。在大于其帶隙能的光照條件下，光催化材料能完全降解環(huán)境中的有害有機物而生成C02 和1120，能夠凈化大氣環(huán)境。
但是自然光中紫外光只有6%，光催化利用太陽光的效率較低，通常都需要提供額外的紫外光 照設(shè)備。許多科技工作者為了拓寬光催化的光譜范圍，更有效的利用太陽光，使之在自然光下具 有較高的光催化活性，做了很多研究工作。因此，如何提高光催化材料在自然光下的光催化活性 及使其產(chǎn)業(yè)化已成為今后研究的重點。
目前提高光催化活性的研究主要集中在金屬摻雜(馮春波，杜志平等，物理化學學報,2006, 8)， 復(fù)合半導(dǎo)體(黃麗，張昊,譚欣，化學工業(yè)與工程，2006， 9)，以及聚合物摻雜(高海霞，程國峰， 成榮明等，化學通報2006， 8)等，以上實施方法幾乎都為溶膠一凝膠法制備，實施條件難于控 制，工藝較為復(fù)雜，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
三.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對目前高活性光催化材料的制備需要通過溶膠一凝膠法，實施條件難于控制， 工藝較為復(fù)雜，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，并且需要額外提供紫外光照設(shè)備等的不足，而采用常規(guī)乳液聚 合，方法簡單，成本低廉，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，并且使光催化材料能夠在自然光下獲得較高的光催
化活性，從而擴大其光催化應(yīng)用的使用范圍，并且更為有效地節(jié)約了能源。
本發(fā)明由以下技術(shù)措施實現(xiàn)，將無機物1 15份，偶聯(lián)劑0.01 1.5份，溶劑60 90份，加入帶有 溫度計，攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，升溫至50 8(TC，轉(zhuǎn)速100~500ipm，攪拌0.5~5小時， 出料，獲得預(yù)處理的無機物；將預(yù)處理的無機物1~15份，乳化劑0.01~3份和去離子水60-90份預(yù)混 合后經(jīng)超聲波分散1 6min，功率為200w 500w，迅速將混合料轉(zhuǎn)入帶有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng) 釜中，升溫至50 60'C，轉(zhuǎn)速為100 400rpm，然后加入引發(fā)劑0.01-0.1份，乙烯基單體0.5~5份混 合后緩慢滴加到反應(yīng)釜中，繼續(xù)升溫至60 80'C，轉(zhuǎn)速100 400rrap，反應(yīng)1~5小時，降溫出料，自 然沉淀一整夜，取下層沉淀反復(fù)水洗，抽濾，干燥后用溶劑反復(fù)洗滌，抽濾，60 8(TC烘干，即可 得到這種復(fù)合光催化材料，自然光下光催化降解甲基橙溶液實驗驗證。
無機物為氧化鈦，氧化鋅，硫化鋅和/或氧化鐵中的至少一種。
偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑和/或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。
溶劑為乙醇，水，己醇，N， N-二甲基甲酰胺，丙酮，四氫呋喃，三氯甲垸，庚烷和/或環(huán)己垸 中的至少一種。
乳化劑為十二烷基硫酸鈉，十二垸基磺酸鈉，乙二醇脂肪酸脂，辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚和/或 失水山梨醇三油酸酯中的至少一種或多種。
弓I發(fā)劑為過硫酸鈉，過硫酸鉀和/或過硫酸銨中的至少一種。
乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯腈和/或甲基丙烯 酸中的至少一種或多種。
本發(fā)明有如下優(yōu)點
1.通過乳液聚合得到了這種自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料，聚合物和無機物之間以化
學鍵結(jié)合，可以防止光催化材料在使用過程中聚合物和無機物的分離。
2. 這種自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料使用時不用額外添加紫外光照設(shè)備，僅在自然光 下就具有很高的光催化活性，節(jié)約了能源。
3. 常規(guī)乳液聚合，方法簡單，成本低廉，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
四.
具體實施例方式
下面通過實驗實施例對本發(fā)明進行具體描述，有必要再次指出的是本實施例只用于對本發(fā)明進 行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。
實施例l:將氧化鈦10份，硅烷偶聯(lián)劑0.1份，乙醇90份，加入帶有溫度計，攪拌器和回流冷 凝管的反應(yīng)釜中，升溫至65'C,轉(zhuǎn)速300ipm，攪拌2小時，出料，獲得預(yù)處理的氧化鈦；將預(yù)處理 的氧化鈦5份，辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚0.1份，十二垸基硫酸鈉1份，去離子水80份預(yù)混合后超 聲波分散2min，功率為250w，迅速將混合料轉(zhuǎn)入帶有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，升溫至55 'C，轉(zhuǎn)速為200ipm，然后加入過硫酸鈉0.15份，甲基丙烯酸甲酯2份和丙烯腈0.9份混合后緩慢滴 加到反應(yīng)釜中，繼續(xù)升溫至70'C，轉(zhuǎn)速200rmp，反應(yīng)3小時，降溫出料，自然沉淀一整夜，取下層 沉淀反復(fù)水洗，抽濾，干燥后用N， N-二甲基甲酰胺和丙酮反復(fù)洗滌，抽濾，60 80'C烘干，得到 聚(甲基丙烯酸甲酯一丙烯腈)/氧化鈦復(fù)合光催化材料。自然光下(成都，2007年6月的正午)，半小 時內(nèi)，該聚(甲基丙烯酸甲酯一丙烯腈)/氧化鈦復(fù)合光催化材料對甲基橙溶液的降解率可以達到100
同樣條件下，聚(甲基丙烯酸甲酯_丙烯腈)對甲基橙溶液的降解率為0%，氧化鈦對甲基橙溶液 的降解率為65%。該聚(甲基丙烯酸甲酯一丙烯腈)/氧化鈦復(fù)合光催化材料在自然光下表現(xiàn)出較高的 光催化活性。
實施例2:將氧化鋅10份，鈦酸酯偶聯(lián)劑0.1份，己醇90份，加入帶有溫度計，攪拌器和回流
冷凝管的反應(yīng)釜中，升溫至65'C，轉(zhuǎn)速300卬m，攪拌2小時，出料，獲得預(yù)處理的氧化鋅；將預(yù)處 理的氧化鋅5份，失水山梨醇三油酸酯O.l份，十二烷基磺酸鈉l份，去離子水80份預(yù)混合后超聲 波分散2min，功率為250w,迅速將混合料轉(zhuǎn)入帶有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，升溫至55'C， 轉(zhuǎn)速為200ipm，然后加入過硫酸鉀0.15份，甲基丙烯酸丁酯2份和甲基丙烯酸甲酯0.9份混合后緩 慢滴加到反應(yīng)釜中，繼續(xù)升溫至70'C，轉(zhuǎn)速200rmp，反應(yīng)3小時，降溫出料，自然沉淀一整夜，取 下層沉淀反復(fù)水洗，抽濾，干燥后用四氫呋喃反復(fù)洗滌，抽濾，60 80'C烘干，得到聚(甲基丙烯酸 丁酯一甲基丙烯酸甲酯)/氧化鋅復(fù)合光催化材料。
實施例3:將硫化鋅10份，鋁酸酯偶聯(lián)劑0.1份，己醇90份，加入帶有溫度計，攪拌器和回流 冷凝管的反應(yīng)釜中，升溫至65'C，轉(zhuǎn)速300ipm，攪拌2小時，出料，獲得預(yù)處理的硫化鋅；將預(yù)處 理的硫化鋅5份，乙二醇脂肪酸脂l.l份，去離子水80份預(yù)混合后超聲波分散2min，功率為250w， 迅速將混合料轉(zhuǎn)入帶有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，升溫至55'C，轉(zhuǎn)速為200rpm，然后加入過 硫酸銨0.15份，甲基丙烯酸甲酯2份和苯乙烯0.9份混合后緩慢滴加到反應(yīng)釜中，繼續(xù)升溫至70'C， 轉(zhuǎn)速200rmp，反應(yīng)3小時，降溫出料，自然沉淀一整夜，取下層沉淀反復(fù)水洗，抽濾，干燥后用三 氯甲烷反復(fù)洗滌，抽濾，60 80'C烘干，得到聚(甲基丙烯酸甲酯一苯乙烯)/硫化鋅復(fù)合光催化材料。
實施例4:將氧化鐵10份，鋁酸酯偶聯(lián)劑0.1份，己醇90份，加入帶有溫度計，攪拌器和回流 冷凝管的反應(yīng)釜中，升溫至65'C，轉(zhuǎn)速300ipm，攪拌2小時，出料，獲得預(yù)處理的氧化鐵；將預(yù)處 理的氧化鐵5份，乙二醇脂肪酸脂l.l份，去離子水80份預(yù)混合后超聲波分散2min，功率為250w， 迅速將混合料轉(zhuǎn)入帶有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，升溫至55'C，轉(zhuǎn)速為200ipm，然后加入過 硫酸銨0.15份，丙烯酸甲酯2.9份緩慢滴加到反應(yīng)釜中，繼續(xù)升溫至70'C,轉(zhuǎn)速200mip，反應(yīng)3小 時，降溫出料，自然沉淀一整夜，取下層沉淀反復(fù)水洗，抽濾，干燥后用三氯甲烷反復(fù)洗滌，抽濾，60 80℃烘千，得到聚丙烯酸甲酯/氧化鐵復(fù)合光催化材料。
權(quán)利要求
1.一種自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料及其制備，其特征在于將無機物1～15份，偶聯(lián)劑0.01～1.5份，溶劑60～90份，加入帶有溫度計，攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，升溫至50～80℃，轉(zhuǎn)速100～500rpm，攪拌0.5～5小時，出料，獲得預(yù)處理的無機物；將預(yù)處理的無機物1～15份，乳化劑0.01～3份和去離子水60～90份預(yù)混合后經(jīng)超聲波分散1～6min，功率為200w～500w，迅速將混合料轉(zhuǎn)入帶有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，升溫至50～60℃，轉(zhuǎn)速為100～400rpm，然后加入引發(fā)劑0.01～0.1份，乙烯基單體0.5～5份混合后緩慢滴加到反應(yīng)釜中，繼續(xù)升溫至60～80℃，轉(zhuǎn)速100～400rmp，反應(yīng)1～5小時，降溫出料，自然沉淀一整夜，取下層沉淀反復(fù)水洗，抽濾，干燥后用溶劑反復(fù)洗滌，抽濾，60～80℃烘干，即可得到這種復(fù)合光催化材料，該光催化材料光催化降解污染物應(yīng)用時不需額外提供紫外光照設(shè)備，僅在自然光下就具有很高的光催化活性。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料及其制備，其特征在于無機物為氧 化鈦，氧化鋅，硫化鋅和/或氧化鐵中的至少一種。
3. 按照權(quán)利要求1所述的一種自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料及其制備，其特征在于偶聯(lián)劑為鈦 酸酯偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑和/或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。
4. 按照權(quán)利要求1所述的一種自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料及其制備，其特征在于溶劑為乙醇， 水，己醇，N， N-二甲基甲酰胺，丙酮，四氫呋喃，三氯甲垸，庚烷和/或環(huán)己垸中的至少一種。
5. 按照權(quán)利要求1所述的一種自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料及其制備，其特征在于乳化劑為十 二烷基硫酸鈉，十二烷基磺酸鈉，乙二醇脂肪酸脂，辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚和/或失水山梨醇三油酸 酯中的至少一種或多種。
6. 按照權(quán)利要求1所述的一種自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料及其制備，其特征在于引發(fā)劑為過 硫酸鈉，過硫酸鉀和/或過硫酸銨中的至少一種。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料及其制備，其特征在于乙烯基單體 為甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯腈和/或甲基丙烯酸中的至少一種或 多種。
全文摘要
一種自然光下具有高活性的復(fù)合光催化材料及其制備，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域；其特點是該復(fù)合光催化材料由聚合物和無機物組成，經(jīng)乳液聚合方法獲得，聚合物由常見的乙烯基單體聚合而成，無機物需用偶聯(lián)劑處理后使用，聚合物與無機物之間以化學鍵相結(jié)合，可以防止光催化材料在使用過程中無機物與聚合物的分離；本發(fā)明方法原料來源廣泛，制備工藝簡單，光催化降解污染物應(yīng)用時不需額外提供紫外光照設(shè)備，僅在自然光下就具有很高的光催化活性，從而提高了光催化效率，有效地節(jié)約了能源。
文檔編號B01J31/06GK101199942SQ20071005097
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者劉舒揚, 朱云峰, 楊明嬌, 龍 江, 宜 淡, 潘柯良 申請人:四川大學