一种阳离子活性剂改性二氧化钛表面的方法 【技术领域】
本发明涉及一种离子交换剂表面包覆半导体光催化材料的方法，尤其涉及一种阳离子活性剂改性二氧化钛表面的方法。
背景技术
空气污染、水污染、土地污染等诸多环境问题已经威胁到了人类生存环境的安全，因此环境问题已是受到世界各国关注的热点问题。在农业生产中，杀虫剂和除草剂等广泛应用，这些农药一般都直接排放到江河中，甚至进入地下水系统，引起严重的环境污染。近几年来，科学家开始研究采用光催化剂分解农药，解决环境污染的问题。
自上世纪七十年代，日本科学家Fujishima教授发现了纳米TiO2的光催化作用后，关于光催化材料的研究方兴未艾。70-80年代主要集中于研究纳米TiO2的光催化原理以及光分解水产生氢气和氧气的研究中。自80年代末期日本发生O-157事件后，对这一光催化现象的研究则更多的集中到抗菌光催化材料和制品的制备和性能研究中。到目前为止，TiO2作为一种研究比较成熟的光催化剂，广泛应用到杀菌，分解有机物以及作为亲水和疏水表面材料。TiO2具有高光催化性，无毒，价格相对低廉。
目前，除了各个科研单位自行研发的光催化TiO2外，已有大量的商品化产品上市，比较著名的有德国的Degussa，日本的石原化学等企业。这些产品价格相对低廉，稳定性好，易于产业化应用。目前已有大量的文献研究采用Degussa公司的P25作为光催化剂分解苯酚、百草枯、甲胺磷等。在实验研究中，P25对处理纯的农药溶液显示了很高的分解效率，在农药浓度为几到几十ppm时，一般只需要5-10个小时就可以分解完全。因为农业废水中含有大量的其他有机物，而农药含量不足总有机碳含量(TOC)的5％，因此其他有机物的存在影响了农药的分解效率。
【发明内容】
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种阳离子活性剂改性二氧化钛表面的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种阳离子活性剂改性二氧化钛表面的方法，包括以下步骤：
(1)将低分子醇与水按体积比2∶1-4混合，得混合溶液；
(2)取出一定量的混合溶液，将TiO2放入该混合溶液中，超声分散20-100分钟，得第一混合物；
(3)另取一定量的混合溶液，将磺酸树脂溶解于该混合溶液中，搅拌5-20分钟至均匀，得第二混合物，磺酸树脂在第二混合物中的质量浓度为5％；
(4)按照TiO2与磺酸树脂的质量比为100∶1-10将第一混合物和第二混合物混合，并超声分散20-100分钟，得第三混合物；
(5)将第三混合物于30-80℃下烘干，研磨得到表面均匀包覆磺酸树脂的二氧化钛。
进一步地，所述TiO2为金红石型或锐钛矿型或二者混合型，粒径为0.01-200um；所述低分子醇为甲醇、乙醇。
本发明的有益效果是：本发明用阳离子活性剂改性的二氧化钛可以在紫外光或太阳光下高效分解含阳离子的农药、工业有机污染物。本发明具有工艺简单、成本低，分解效率高等特点。
【具体实施方式】
本发明的阳离子活性剂改性二氧化钛表面的方法为：将TiO2与稀释的磺酸树脂混合搅拌，在TiO2表面包覆一层阳离子交换膜，经过烘干、研磨得到表面均匀包覆磺酸树脂的复合光催化粉体。具体步骤为：
1、将低分子醇与水按体积比2∶1-4混合，得混合溶液。其中，低分子醇为甲醇、乙醇。
2、取出一定量的混合溶液，将TiO2放入该混合溶液中，超声分散20-100分钟，得第一混合物。TiO2与混合溶液为任意质量比。
3、另取一定量的混合溶液，将磺酸树脂溶解于该混合溶液中，搅拌5-20分钟至均匀，得第二混合物，磺酸树脂在第二混合物中的质量浓度为5％。
4、按照TiO2与磺酸树脂的质量比为100∶1-10将第一混合物和第二混合物混合，并超声分散20-100分钟，得第三混合物。
5、将第三混合物于30-80℃下烘干，研磨得到复合光催化粉体，即表面均匀包覆磺酸树脂的二氧化钛。
其中，磺酸树脂的作用为阳离子交换膜，TiO2为金红石型或锐钛矿型或二者混合型，粒径为0.01-200um。
将得到的光催化材料进行光催化分解实验分析，测试其在紫外光照射下对水中种菌唑的分解率。
下面根据附图详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。
实施例1
在室温下，TiO2与磺酸树脂(该实施例中磺酸树脂采用dupont公司的产品nafion)质量比为100∶1时，将TiO2(degussa，P25)分散到稀释后的nafion中，静置20分钟，30℃下烘干，研磨粉碎得到复合光催化粉体。该粉体对水中的种菌唑的72小时分解率为80％以上。
实施例2
在室温下，TiO2与nafion质量比为100∶5时，将TiO2(degussa，P25)分散到稀释后的nafion中，静置50分钟，50℃下烘干，研磨粉碎得到复合光催化粉体。该粉体对水中的种菌唑地72小时分解率为85％以上。
实验例3
在室温下，TiO2与nafion质量比为100∶10时，将TiO2(degussa，P25)分散到稀释后的nafion中，静置100分钟，80℃下烘干，研磨粉碎得到复合光催化粉体。该粉体对水中的种菌唑的72小时分解率为75％以上。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。