專(zhuān)利名稱(chēng)：一種漂浮型復(fù)合光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用溶膠-凝膠-浸漬的方法制備漂浮型H3PW1204。
19H20/Ti02/ 漂珠復(fù)合光催化劑的方法，屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
漂珠是從粉煤灰中提取的一種中空、細(xì)小、輕質(zhì)的球型顆粒，其主要化學(xué)成分是莫 來(lái)石和石英。利用廉價(jià)的粉煤灰廢棄物來(lái)提取漂珠并對(duì)其改性后，可以用來(lái)處理其它污染 物，尤其是對(duì)水污染的吸附降解，所以它對(duì)環(huán)境的治理具有重大的價(jià)值。近年來(lái)人們對(duì)半導(dǎo) 體及復(fù)合半導(dǎo)體進(jìn)行改性來(lái)處理環(huán)境污染取得很好的效果，特別是對(duì)二氧化鈦的改性都在 很大程度上提高了其催化活性。用改性的漂珠負(fù)載二氧化鈦，制備出具有漂浮性的復(fù)合光 催化劑，來(lái)處理油水污染及漂浮性污染物具有很好的降解效果。 雜多酸是由雜原子和多原子按一定的結(jié)構(gòu)通過(guò)氧原子配位橋組成的一類(lèi)含氧多 元酸的總稱(chēng)，它具有沸石一樣的籠形結(jié)構(gòu)，體相內(nèi)的雜多酸陰離子間有一定的空隙。由于 Keggin型雜多酸陰離子結(jié)構(gòu)的特殊性，具有很強(qiáng)的接受電子的能力，當(dāng)Ti02納米粒子表面 修飾雜多酸陰離子后，導(dǎo)致粒子吸收光子產(chǎn)生的電子被雜多酸陰離子所捕獲，從而降低電 子_空穴對(duì)的重新復(fù)合的幾率，進(jìn)而提高Ti02納米粒子光催化的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以粉煤灰中提取的漂珠為載體，制備出一種漂浮型的復(fù)合光催化劑。其優(yōu) 點(diǎn)在于能夠有效的利用光源和二次回收，實(shí)現(xiàn)廢棄資源的再利用，達(dá)到以廢治廢的目的。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 (1)漂珠的預(yù)處理將用粉煤灰微珠通過(guò)水浮選得到的漂珠，用ZnC^溶液處理
后，再用稀鹽酸淋洗，最后水洗，最后在馬弗爐中焙燒一定時(shí)間即得活化的漂珠； (2)將鈦酸四丁酯與乙醇按1 : 4 5混合并將溶液加速攪拌20分鐘使之充分均
勻分散，再緩慢滴加濃鹽酸、蒸餾水和無(wú)水乙醇按i : 15 : 150比例混合的混合液，加速攪
拌30 40分鐘至溶膠狀，即得到Ti02溶膠。 (3)將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的漂珠按1 : 30 50的比例浸入Ti02溶膠中，勻速攪拌到均 勻至凝膠狀，在室溫下陳化12 16h，在空氣氛圍中進(jìn)行煅燒，升溫到400 600°C ，于此溫 度下保持4 6h，自然冷卻至室溫，即得到Ti02/漂珠負(fù)載型光催化劑。
(4)將(3)中制得的負(fù)載光催化劑與10 50mg/L的H3PW12040 19H20溶液按 1 : 10 30的比例混合，磁力攪拌20 40min，靜置10 30min后濾去液體，將固體物置 于50 7(TC烘箱中烘干，即得到漂浮型H3PW1204。
19H20/Ti02/漂珠復(fù)合光催化劑。
利用本發(fā)明制備具有漂浮性能的Ti02/漂珠光催化劑，用浸漬法對(duì)其進(jìn)行表面修 飾制備出具有較高催化活性的磷鎢酸/Ti02/漂珠復(fù)合光催化劑。 光催化活性評(píng)價(jià)在DW-Ol型光化學(xué)反應(yīng)儀(購(gòu)自揚(yáng)州大學(xué)教學(xué)儀器廠(chǎng))中進(jìn)行， 紫外線(xiàn)中壓汞燈照射，將lOOmL孔雀石綠加入反應(yīng)器中并測(cè)定其初始值，然后加入復(fù)合光催化劑，磁力攪拌并開(kāi)啟曝氣裝置通入空氣保持催化劑處于懸浮或飄浮狀態(tài)，光照過(guò)程中 間隔10min取樣分析，離心分離后取上層清液在分光光度計(jì)Amax = 617nm處測(cè)定吸光度， 并通過(guò)公式DC = [(A。-A》/A。] X 100%算出脫色率，其中A。為達(dá)到吸附平衡時(shí)孔雀石綠的 吸光度，&為定時(shí)取樣測(cè)定的孔雀石綠的吸光度。 本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)光催化劑漂浮在廢水表面可以有效的提高光能的利用率；有 助于提高催化劑的回收利用率；具有潛在的、可以較好的處理漂浮型污染物的優(yōu)點(diǎn)。


圖1復(fù)合催化劑的SEM圖示，從圖中可以看出催化劑保持了較好的球形結(jié)構(gòu)；
圖2復(fù)合光催化劑的X衍射圖示，從圖中可以看出Ti02銳鈦礦在2e值為26.0° ， 37.5° ，48.0° ，54.1°和63.0°處形成衍射特征峰，這與標(biāo)準(zhǔn)銳鈦礦型Ti02晶體的特征衍 射峰(2 9 = 25.5° ，36.4° ，48.1° ，54° ; 圖3不同催化劑的UV-Vis譜圖，從圖中可以看出，催化劑的光吸收性能的強(qiáng)弱為 磷鎢酸/Ti02/漂珠> Ti02/漂珠>漂珠，其中a為漂珠、b為T(mén)i02/漂珠、c為磷鎢酸/Ti02/ 漂珠； 圖4磷鴇酸/Ti02/漂珠紅外譜圖，從圖中可以看出1位置在1090cm—1附近和2位 置在900 800cm—1范圍內(nèi)為磷鴇酸的特征吸收峰，2位置比較弱這是由于它們被Ti02的 Ti-0的強(qiáng)吸收所掩蓋而致，磷鎢酸的結(jié)構(gòu)基本保持不變。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例1 :(l)將購(gòu)買(mǎi)粉煤灰微珠(平頂山姚孟電廠(chǎng))通過(guò)浮選得到的樣品用 ZnCl2溶液處理后，用稀鹽酸淋洗，再用水洗，最后在馬弗爐中焙燒一定時(shí)間即得活化的漂 珠。 (2)向8mL鈦酸四丁酯和40mL乙醇的混合溶液中邊攪拌邊加入3. 0g空心微珠，加 速攪拌20分鐘使之充分均勻分散，再緩慢滴加0. 2mL濃鹽酸、3mL蒸餾水和30mL無(wú)水乙醇 的混合液，攪拌至凝膠狀，將其陳化12h后放入8(TC烘箱中烘干12h，即得到包覆材料。將 包覆材料在空氣氛圍中于適當(dāng)?shù)?0(TC溫度下焙燒4h時(shí)間即得到Ti02包覆空心微珠復(fù)合 光催化劑。 (3)稱(chēng)取0. 5g磷鎢酸溶解于30mL蒸餾水中，放入1. Og制得的負(fù)載光催化劑， 磁力攪拌30min，靜置30min后濾去液體，將固體物置于7(TC烘箱中烘干，即得到漂浮型 H3PW12040 1冊(cè)20/1102/漂珠復(fù)合光催化劑。 (4)取0. lg(3)種樣品在光化學(xué)反應(yīng)儀中進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，測(cè)得該光催化劑 對(duì)孔雀石綠的脫色率在70min內(nèi)達(dá)到90%，該漂浮型復(fù)合光催化劑具有較強(qiáng)的光催化活 性。 實(shí)施例2 :按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是步驟(4)中取三組(3mL孔 雀石綠和97mL蒸餾水)溶液，分別加入0. lg、0. 15g、0. 2g光催化劑，在光反應(yīng)器中考察不 同催化劑用量下對(duì)孔雀石綠的降解效果。結(jié)果顯示0. 2g光催化劑效果最好。
實(shí)施例3 :按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是步驟(4)中取三組(3mL孔雀石綠和97mL蒸餾水)溶液，分別加O. lg修飾過(guò)復(fù)合催化劑，在光反應(yīng)器中考察不同溫度
下催化劑對(duì)孔雀石綠的脫色效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)體系溫度對(duì)光降解影響不大。 實(shí)施例4 :按實(shí)施例l制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是步驟(4)中取三份(3mL孔
雀石綠和97mL蒸餾水)溶液，分別加0. lg修飾的復(fù)合光催化劑，置于光反應(yīng)器中，分別以
0. 5L/min、l. 0L/min和2. OL/min的氣流量曝氣。結(jié)果是2. OL/min的氣流量光降解效果最好。 實(shí)施例5 :按實(shí)施例l制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是步驟(4)中取三份(3mL孔 雀石綠和97mL蒸餾水、5mL孔雀石綠和95mL蒸餾水、8mL孔雀石綠和92mL蒸餾水)溶液，加 入0. lg光催化劑，考察催化劑對(duì)不同溶度底物溶液的降解效果。結(jié)果表明初始濃度為3ml 的時(shí)脫色效果最好。 實(shí)施例6 :按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是步驟(4)中取100ml 7. 5mg/ml的孔雀石綠溶液，加入0. lg修飾過(guò)的光催化劑，在光反應(yīng)器中考察催化劑對(duì)孔雀 石綠的降解動(dòng)力學(xué)行為符合C = 6. 9628-0. 22003t+0. 00194t2 二項(xiàng)式動(dòng)力學(xué)方程。
實(shí)施例7 :按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是步驟(4)中把首次使用過(guò) 的催化劑回收后，先用蒸餾水漂洗在烘箱中烘干，然后在馬弗爐中進(jìn)行活化。取活化后的催 化劑進(jìn)行光解催化實(shí)驗(yàn)。再重復(fù)上一次操作對(duì)催化劑進(jìn)行第二次活化后，再進(jìn)行光解催化 實(shí)驗(yàn)，重復(fù)三次光降解率仍可達(dá)到80%以上。
權(quán)利要求
一種漂浮型復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行(1)漂珠的預(yù)處理將用粉煤灰微珠通過(guò)水浮選得到的漂珠，用ZnCl2溶液處理后，再用稀鹽酸淋洗，最后水洗，最后在馬弗爐中焙燒一定時(shí)間即得活化的漂珠；(2)將鈦酸四丁酯與乙醇按1∶4～5混合并將溶液加速攪拌20分鐘使之充分均勻分散，再緩慢滴加濃鹽酸、蒸餾水和無(wú)水乙醇按1∶15∶150的體積比混合的混合液，加速攪拌30～40分鐘至溶膠狀，即得到TiO2溶膠；(3)將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的漂珠按1∶30～50的比例浸入TiO2溶膠中，勻速攪拌到均勻至凝膠狀，在室溫下陳化12～16h，在空氣氛圍中進(jìn)行煅燒，升溫到400～600℃，于此溫度下保持4～6h，自然冷卻至室溫，即得到TiO2/漂珠負(fù)載型光催化劑；(4)將上述步驟(3)中制得的TiO2/漂珠負(fù)載型光催化劑與濃度為10～50mg/L的H3PW12O40·19H2O溶液按1∶10～30的比例混合，磁力攪拌20～40min，靜置10～30min后濾去液體，將固體物置于50～70℃烘箱中烘干，即得到漂浮型H3PW12O40·19H2O/TiO2/漂珠復(fù)合光催化劑。
全文摘要
本發(fā)明一種漂浮型復(fù)合光催化劑的制備方法，屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域。按照下述步驟進(jìn)行將漂珠進(jìn)行預(yù)處理得到活化的漂珠；將鈦酸四丁酯與乙醇按混合并加速攪拌使之充分均勻分散，再緩慢滴加濃鹽酸、蒸餾水和無(wú)水乙醇混合的混合液，即得到TiO2溶膠；將漂珠浸入TiO2溶膠中，勻速攪拌到均勻至凝膠狀，即得到TiO2/漂珠負(fù)載型光催化劑；再將制得的TiO2/漂珠負(fù)載型光催化劑與濃度的H3PW12O40·19H2O溶液按比例混合，即得到漂浮型H3PW12O40·19H2O/TiO2/漂珠復(fù)合光催化劑。光催化劑漂浮在廢水表面可以有效的提高光能的利用率；有助于提高催化劑的回收利用率；具有潛在的、可以較好的處理漂浮型污染物的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J31/18GK101698155SQ200910233728
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者李華明, 閆永勝, 霍鵬偉 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)