專利名稱：復合光催化劑降解農藥殘留的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米級光催化劑的制備方法，具體地說是涉及一種便于操作的農 藥殘留降解水溶液及其制備方法。
背景技術：
農作物是人類主要的食品來源，對農作物噴灑農藥實施病蟲害防治的技術可以挽 回產量損失的10% _20%，見效快、效果直接的農藥使用成為保障農業(yè)生產的主要措施。但 是，農藥的大量使用和濫用的危害范圍很廣，在大氣、土壤和水體中停留時間長，危急人類 自身健康和安全，還將會破壞生態(tài)平衡，故其分解去除倍受人們關注。隨著人們生活水平的 提高和加入WTO后國際貿易的需求，對食物中殘留農藥的標準要求越來越嚴格。納米二氧化鈦是一種具有光催化活性的半導體材料，即是一種半導體光催化劑， 并引發(fā)光催化反應。接受紫外輻照后，半導體光催化劑的表面反應可產生空穴(h+)、羥基 自由基(.0H)、超氧負離子(.0_2)等強氧化性物種，幾乎可以無選擇地氧化所有的有機污染 物，并使之完全礦化。并且納米二氧化鈦具有較寬的帶隙、化學性質穩(wěn)定、無毒，是目前光催 化技術研究中普遍使用的半導體光催化劑。大量研究表明，納米級粉末狀的TiO2雖然表面積大、光催化活性高，但是具有光催 化活性較高的銳鈦礦型不太穩(wěn)定，并且容易團聚，而且在農藥殘留降解過程中的操作方便 性的問題均需要解決。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種成本低、具有光降解效率穩(wěn)定的納米級 Ti02/Zn0水劑的制備工藝，此工藝可控制團聚的發(fā)生，獲得晶型穩(wěn)定性更好、粒徑分布均 勻、晶體發(fā)育良好的納米級Ti02/Zn0水溶液系統，灌裝成瓶后可直接噴灑使用。本發(fā)明所述的制備工藝，包括如下步驟首先以鈦酸正四丁酯作為TiO2的前驅物， 用無水乙醇作為溶劑，并加入一定量的冰醋酸，在室溫下磁力攪拌一段時間，使溶液充分混 合，得到A溶液。同時，另取一定量的蒸餾水和無水乙醇，加入不同劑量(復合為摩爾比) 的ZnO，磁力攪拌一段時間得到B溶液。然后將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽 酸調節(jié)PH至合適值，攪拌一段時間后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的TiO2溶膠。再將溶膠放入 真空干燥箱，在80°C下烘成干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠，得到粉末。將粉末放入馬弗爐 中，在不同的溫度下進行熱處理，得到納米Ti02/Zn0粉體。再將得到的納米Ti02/Zn0粉體 進行親水改性，在一定的PH下，配成一定濃度的納米Ti02/Zn0水溶液，最后灌裝成瓶后直 接噴灑使用。本發(fā)明制得的納米復合粉體具有顆粒均勻、晶型穩(wěn)定，晶粒發(fā)育完整、團聚程度輕，可以很好分散于水溶液中。本發(fā)明可以通過溶膠凝膠方法得到納米復合粉體，且操作簡單，對設備要求低，生 產成本低。
本發(fā)明所得到的最終產物可以以粉末的形式提供，也可以用其它的形式提供，如 含一定濃度納米級Ti02/Zn0的水劑。本發(fā)明的優(yōu)點1.合成的納米粉體具有純度高，粒度分布窄，晶粒組分和形態(tài)可控，團聚程度輕， 制得的水劑分散均勻等優(yōu)點；2.產品降解農藥殘留操作簡單，噴灑即可，方便應用；3.該產品制備工藝簡單，成本低廉，易實現工業(yè)化。本發(fā)明采用溶膠凝膠方法制備得到的納米級復合粉體晶化良好的銳鈦礦型TiO2/ ZnO，而且晶型穩(wěn)定。對于初始濃度4. 5mg/L的氯胺磷溶液，催化劑用量為0. 6g -L"1時，TiO2 與ZnO的最佳比例為10 1，最佳熱處理溫度為500°C。反應進行5h后，最大降解率可達 到 44. 1% ο


圖1為工藝流程簡圖 具體實施方案本發(fā)明不受以下實施例限制。實施例1量取IOml的鈦酸四丁酯，加入300ml無水乙醇配成溶液，在控制150r/min的攪拌 速度下滴3-4滴冰醋酸，在室溫下磁力攪拌30min，使溶液充分混合，得到A溶液。同時，另 取Iml蒸餾水和200ml無水乙醇，加入鈦酸四丁酯的摩爾比為8 1的ZnO復合，磁力攪 拌30min得到B溶液。將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽酸調節(jié)pH至3，攪拌 30min后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的Ti02/Zn0溶膠。將溶膠放入真空干燥箱，在80°C下烘成 干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠，得到粉末。將粉末放入馬弗爐中，在600°C下進行熱處理， 得到納米Ti02/Zn0粉體。再將得到的納米Ti02/Zn0粉體進行親水改性，在pH = 4下，配成 一定濃度的納米Ti02/Zn0水溶液。實施例2量取20ml的鈦酸四丁酯，加入300ml無水乙醇配成溶液，在控制150r/min的攪拌 速度下滴3-4滴冰醋酸，在室溫下磁力攪拌30min，使溶液充分混合，得到A溶液。同時，另 取Iml蒸餾水和200ml無水乙醇，加入鈦酸四丁酯的摩爾比為4 1的ZnO復合，磁力攪 拌30min得到B溶液。將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽酸調節(jié)pH至4，攪拌 30min后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的Ti02/Zn0溶膠。將溶膠放入真空干燥箱，在80°C下烘成 干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠，得到粉末。將粉末放入馬弗爐中，在500°C下進行熱處理， 得到納米Ti02/Zn0粉體。再將得到的納米Ti02/Zn0粉體進行親水改性，在pH = 4下，配成 一定濃度的納米Ti02/Zn0水溶液。實施例3量取IOml的鈦酸四丁酯，加入300ml無水乙醇配成溶液，在控制150r/min的攪拌 速度下滴3-4滴冰醋酸，在室溫下磁力攪拌30min，使溶液充分混合，得到A溶液。同時，另 取Iml蒸餾水和200ml無水乙醇，加入鈦酸四丁酯的摩爾比為6 1的ZnO復合，磁力攪拌30min得到B溶液。將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽酸調節(jié)pH至3，攪拌30min后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的Ti02/Zn0溶膠。將溶膠放入真空干燥箱，在80°C下烘成 干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠，得到粉末。將粉末放入馬弗爐中，在600°C下進行熱處理， 得到納米Ti02/Zn0粉體。再將得到的納米Ti02/Zn0粉體進行親水改性，在pH = 4下，配成 一定濃度的納米Ti02/Zn0水溶液。實施例4取實施例2制備的納米Ti02/Zn0粉體配成濃度為0. 5g/L，pH為5，氯胺磷溶液的 適宜初始濃度為20mg/L，紫外燈(25W，激發(fā)波長為253. 7nm)為光源，在空氣環(huán)境下用磁力 攪拌來提供氧氣，光催化降解氯胺磷光2h后降解效率達到31 %。
權利要求
一種溶液型納米納米TiO2/ZnO光催化劑，其特征在于該納米TiO2/ZnO光催化劑屬于復合型納米氧化物，復合晶型為穩(wěn)定單一的銳鈦礦相。
2.如權利要求1所述的溶液型納米Ti02/Zn0光催化劑，其特征在于改變TiO2和ZnO的 復合配比，得到不同降解能力的光催化劑。
3.—種權利要求1所述的溶液型納米TiO2光催化劑的制備方法，包括如下步驟1)溶膠反應以10-20ml鈦酸正四丁酯作為TiO2的前驅物，用200_400ml無水乙醇作 為溶劑，并加入2-6滴的冰醋酸，在室溫下磁力攪拌15-30min，使溶液充分混合，得到A溶 液。同時，另取l-3ml的蒸餾水和100-300ml的無水乙醇，加入10-25%的Zn (NO3) 2 · 6H20， 磁力攪拌15-30min得到B溶液。然后將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽酸調節(jié) PH至3-5，攪拌15-30min后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的Ti02/Zn0溶膠。2)凝膠處理將溶膠放入真空干燥箱，在80°C下烘成干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠， 得到粉末。3)焙燒將粉末放入馬弗爐中，在400-600°C下進行熱處理，得到納米級Ti02/Zn0粉末4)納米Ti02/Zn0水溶液配制將納米TiO2粉體進行親水改性，然后配成10-30%的納 米Ti02/Zn0水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米級光催化劑的制備方法，具體地說是涉及一種便于操作的農藥殘留降解水溶液及其制備方法。本發(fā)明所述的制備工藝，首先以鈦酸正四丁酯作為TiO2的前驅物，用無水乙醇作為溶劑，并加入一定量的冰醋酸，在室溫下磁力攪拌一段時間，使溶液充分混合，得到A溶液。同時，另取一定量的蒸餾水和無水乙醇，加入不同劑量(摻雜量為質量百分比)的摻雜鹽類，磁力攪拌一段時間得到B溶液。然后將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽酸調節(jié)pH至合適值，攪拌一段時間后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的TiO2溶膠。再將溶膠放入真空干燥箱，在80℃下烘成干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠，得到粉末。將粉末放入馬弗爐中，在不同的溫度下進行熱處理，得到納米TiO2粉體。再將得到的納米TiO2粉體進行親水改性，在一定的pH下，配成一定濃度的納米TiO2水溶液，最后灌裝成瓶后直接噴灑使用。本發(fā)明制得的納米光催化劑透光性好、光催化活性高，生產成本低、工藝路線簡單，具有工業(yè)化應用前景。
文檔編號B01J21/06GK101822975SQ20091003766
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權日2009年3月6日
發(fā)明者劉志平, 尹荔松, 李昌明, 林立業(yè), 胡社軍, 范海陸, 閻愛國 申請人:五邑大學