纳米二氧化钛光催化剂的制备方法.pdf

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种采用溶胶-凝胶法和微波辐射技术相结合制备纳米二氧化钛光催化剂的方法。将制备好的纳米TiO2光催化材料，在导热剂SnO2的作用下，用微波辐射加热技术制备纳米T1O2光催化催化剂。与传统加热法相比较.采用微波辐射加热能够显著缩短加热时间制得的光催化剂催化活性较高，其对甲基橙的降解率90min内可达98.0％以上。

1.  一种纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，采用溶胶-凝胶法和微波辐射技术相结合制备纳米二氧化钛光催化剂，其特征是将制备好的纳米TiO₂光催化材料，在导热剂SnO₂的作用下，用微波辐射加热技术制备纳米T1O₂光催化催化剂，制备条件为：350W→560W→210W的三段加热，加热时间10+3.5+6.0＝19.5min，制得的光催化剂催化活性较高，其对甲基橙的降解率90min内可达98.0％以上。

纳米二氧化钛光催化剂的制备方法
技术领域：本发明属于催化技术领域，具体涉及一种采用溶胶-凝胶法和微波辐射技术相结合制备纳米二氧化钛光催化剂的方法。
背景技术：纳米TiO₂是一种高效节能的光催化功能材料，因其无毒、光催化活性高、稳定性高、氧化能力强、能耗低、可重复使用等优点而被广泛应用于废水处理、贵金属回收、空气净化、涂料表面自洁等领域。
微波加热技术是材料科学与微波技术交叉而发展起来的一种新型的快速技术。微波加热是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料在电磁场中的介质损耗使其材料整体加热至特定温度而实现致密化的方法。微波加热原理与目前的常规加热工艺有着本质区别。与常规加热相比，微波加热具有加热速度快、加热均匀、降低加热温度、安全无污染、高效节能以及改善材料组织、提高材料性能等一系列优点。目前该技术已用于陶瓷的烧结、纳米材料的制备及催化剂的制备和载体改性等方面，但采用微波辐射加热对TiO₂光催化剂进行改性的研究较少。TiO₂属于低损耗物质，在室温和低温时几乎不吸收微波，只有达到一定温度后才能吸收微波而升温。研究表明，Ni₂O₃，MnO₂，SnO₂等含有变价的化合物具有很强的吸收微波的能力，在微波场中具有很高的活性.
发明内容：本发明的目的是提出一种采用溶胶-凝胶法和微波辐射技术相结合制备纳米二氧化钛光催化剂的方法。
本发明是这样来实现的：将制备好的纳米TiO₂光催化材料，在导热剂SnO₂的作用下，用微波辐射加热技术制备纳米TlO₂光催化催化剂，制备条件为：350W→560W→210W的三段加热，加热时间10+3.5+6.0＝19.5min，制得的光催化剂催化活性较高，其对甲基橙的降解率90min内可达98.0％以上。
本发明制备的催化剂以甲基橙为模拟污染物，高压汞灯为光源，考察丁微波功率、辐射时间等因素对TiO₂光催化活性的影响。结果表明：采用微波分三阶段辐射加热，加热时间为19.5min时，其对甲基橙的降解率90min内可达98.0％以上。与传统加热法相比较.采用微波辐射加热能够显著缩短加热时间.改善光催化活性。
具体实施方式：以下结合实施例对本发明进一步描述。
实施例：本实施例选用SnO₂作传热剂，在家用微波炉中以微波加热代替传统高温煅烧，制备纳米TiO₂光催化剂并对其催化性能进行测试。纳米TiO₂光催化材料的制备：强烈搅拌下往17.5mL无水乙醇中逐滴滴加3.4mL钛酸四丁酯和5.6mL[Bmim)PF6离子液体，继续搅拌10min，往该混合溶液缓慢滴加18mL水，得白色溶胶，继续剧烈搅拌30min，真空抽滤，用二次蒸馏水洗涤。将滤饼放在干燥箱中100℃下干燥2h，研磨，所得样品即可进行微波辐射加热。在40mL和30mL坩埚之间填充1cm厚的SnO₂做导热剂，将样品放人其中即可在家用微波炉中按下列过程进行辐射加热：第一阶段，在功率为350W下加热10min；第二阶段，在功率为560W下加热3.5min；第三阶段，在功率为201W下加热6.0min；整个加热过程仅需19.5min，微波辐射加热后自然冷却至室温，然后测定其光催化活性。在此条件下所制备的纳米TiO₂光催化剂，其对甲基橙的光降解率大于98％。