[发明专利]羽毛绒碳化改性二氧化钛气凝胶光催化剂、制备及应用

说明书

本发明公开了羽毛绒碳化改性二氧化钛气凝胶光催化剂、制备及应用，该催化剂制备的方法步骤如下：S1：将钛酸丁酯溶于无水乙醇，得溶液A；S2：将无水乙醇和冰乙酸溶于去离子水，得溶液B；S3：将溶液B加入溶液A中，搅拌下得均匀溶胶，再加入羽毛绒搅拌并在室温下陈化，经干燥后即为含有羽毛绒的凝胶；S4：对S3中的凝胶进行煅烧，制备改性二氧化钛气凝胶可见光催化剂。本发明在反应过程中即可形成气凝胶结构，从而提高了气凝胶催化剂的生产效率，降低了制备成本，且制备的光催化剂具有一面疏水一面亲水Janus结构，因此具有优异的水蒸发性能，在紫外光和可见光下均具有优异的光催化降解有机污染物的效果。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及羽毛绒碳化改性二氧化钛气凝胶光催化剂、制备及应用。

背景技术

TiO₂气凝胶具有超低密度、高比表面积和孔隙率以及氧化能力强、氧化活性和吸附性高、化学和光学稳定性能良好等优异特点，在太阳能转化、光催化等领域具有重要的应用前景。

目前TiO₂气凝胶主要采用超临界干燥法，条件苛刻，成本高，而且所制备的光催化剂效率不高。因此本发明的目的，在于提供一种新的碳基掺杂二氧化钛的光催化剂，以提高催化剂的性价比和废水处理效率。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了羽毛绒碳化改性二氧化钛气凝胶光催化剂、制备及在废水处理中应用，在反应过程中即可形成气凝胶结构，从而提高了催化剂的生产效率，且制备的催化剂具有优异的光催化性能。

本发明提出的羽毛绒碳化改性二氧化钛气凝胶光催化剂的制备方法，方法步骤如下：

S1：将钛酸酯溶于无水乙醇，得溶液A；

S2：将无水乙醇和冰乙酸溶于去离子水，得溶液B；

S3：将溶液B加入溶液A中，搅拌下得均匀溶胶，再加入羽毛绒搅拌并在室温下陈化，经干燥后即为含有羽毛绒的凝胶；

S4：对S3中含有羽毛绒的凝胶进行煅烧，得羽毛绒碳化改性二氧化钛气凝胶光催化剂。

优选地，所述钛酸酯为钛酸丁酯和/或钛酸异丁酯。

优选地，所述钛酸酯、冰乙酸、无水乙醇和去离子水的摩尔比为12-18:2-4:6-10:1；S1和S2中的无水乙醇的用量摩尔比为1-3:1。

优选地，S3中陈化的时间为1.5-2.5h。

优选地，S3中干燥的条件为：温度60-100℃，时间10-20h。

优选地，S3中煅烧的条件为：经0.5-1.5h升温至450-550℃，并保温1.5-2.5h，然后降温至80-100℃后取出。

本发明提出的上述方法制备的羽毛绒碳化改性二氧化钛气凝胶光催化剂。

优选地，该催化剂一面亲水另一面疏水，具有Janus结构。

本发明提出的上述羽毛绒碳化改性二氧化钛气凝胶光催化剂在含有有机污染物废水处理中的应用。

本发明的有益技术效果：

(1)本发明通过羽毛绒与溶液混合，经陈化、干燥和煅烧后即可形成气凝胶，也即本发明的气凝胶在催化剂制备过程中即可形成，不需要经过额外处理，因此提高了光催化剂的生产效率。

(2)本发明的光催化剂具有多孔的气凝胶结构，在处理废水时具有优异的污染物降解效果。