制備光催化劑的方法以及光催化劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域，具體地，涉及制備光催化劑的方法以及光催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs) —直以來(lái)都是室內(nèi)環(huán)境污染的頭號(hào)公敵，長(zhǎng)期接觸對(duì)人體的生命健康造成了嚴(yán)重影響。傳統(tǒng)的處理室內(nèi)環(huán)境污染的方法如吸附凈化法、臭氧氧化法等在一定程度上對(duì)處理有機(jī)物污染具有積極的作用；但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，這些污染處理的方法也因其自身局限性而受到了約束。例如:傳統(tǒng)的物理吸附的方法不能從根本上徹底除去污染物，它只是改變污染物的物理形態(tài)，而且吸附劑在吸附完成以后需經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的再生處理才能再次利用，利用效率比較低。因此，以二氧化鈦(T12)為主導(dǎo)的半導(dǎo)體光催化氧化法作為一種新興環(huán)境凈化技術(shù)，受到了人們的廣泛關(guān)注。T12具有質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、光催化活性高的特點(diǎn)，主要原理是在紫外光激發(fā)下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的空穴以及其它活性氧基團(tuán)，將室內(nèi)環(huán)境中的VOCs徹底分解成0)2和h2o。然而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，T12光催化劑也存在一些不足之處。首先，T12的光催化只能接受紫外光的照射才能被激發(fā)，對(duì)可見(jiàn)光的響應(yīng)較差。其次，T12被激發(fā)產(chǎn)生的光生電子空穴對(duì)極容易復(fù)合，降低了光催化凈化效率。最后，在室內(nèi)環(huán)境中，T12光催化材料大多以粉末狀態(tài)呈現(xiàn)，缺少有效地載體支撐，對(duì)有機(jī)物的吸附能力有限。這些都成為打02在室內(nèi)環(huán)境凈化方面的限定性因素。
[0003]因而，目前關(guān)于光催化劑的研宄仍有待深入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種光催化效果優(yōu)異的光催化劑。
[0005]本發(fā)明是基于發(fā)明人的以下發(fā)現(xiàn)而完成的:玻璃纖維布(FGC)是一種由玻璃纖維縱橫交錯(cuò)形成的無(wú)機(jī)非金屬網(wǎng)狀材料，它具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和良好的耐熱性、抗腐蝕性。發(fā)明人在研宄過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于玻璃纖維形成的縱橫交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)將催化劑負(fù)載于玻璃纖維布上時(shí)，F(xiàn)GC具有較大的光照面積和比表面積，可以為有機(jī)物的吸附提供便利，有效地提高光催化劑的使用效率，適宜作為光催化劑的載體。與此同時(shí)，當(dāng)Ag與1102復(fù)合時(shí)，Ag粒子可以通過(guò)表面等離子體效應(yīng)克服其與T12的肖特基勢(shì)皇而發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，既減少光生電子和空穴的復(fù)合，又有利于催化劑對(duì)可見(jiàn)光的吸收和利用。鑒于此，發(fā)明人提出了一種制備光催化劑的方法以及一種光催化劑。
[0006]因此，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種制備光催化劑的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括:將玻璃纖維布于300-600攝氏度下煅燒1-5小時(shí)，以便獲得經(jīng)過(guò)煅燒的玻璃纖維布；將所述經(jīng)過(guò)煅燒的玻璃纖維布分別浸入0.05-2.0moI/L NaOH溶液和0.05-2.0moI/L HCl溶液中30-90分鐘，以便獲得經(jīng)過(guò)洗滌的玻璃纖維布；將經(jīng)過(guò)洗滌的玻璃纖維布進(jìn)行水洗，并于100攝氏度下進(jìn)行干燥，以便獲得經(jīng)過(guò)預(yù)處理的玻璃纖維布；將鈦源溶于無(wú)水乙醇中，以便獲得第一混合溶液；將冰乙酸、去離子水和無(wú)水乙醇混合，以便獲得第二混合溶液；將所述第一混合溶液和所述第二混合溶液混合，以便獲得溶膠；將所述經(jīng)過(guò)預(yù)處理的玻璃纖維布浸入所述溶膠中1-10分鐘，然后于100攝氏度下進(jìn)行烘干處理；將所述烘干處理得到的產(chǎn)品于400-600攝氏度下煅燒4-6小時(shí)，以便獲得基材；以及將所述基材浸入金屬銀的鹽溶液中1-10分鐘，然后置于紫外光燈管下照射60-300分鐘，以便獲得光催化劑。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的該方法制備步驟簡(jiǎn)單，流程簡(jiǎn)便，有利于大規(guī)模應(yīng)用和生產(chǎn)，可作為光催化劑在環(huán)保領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。而且，在該方法中，采用玻璃纖維布為載體，其縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠?yàn)門12提供更多的附著點(diǎn)，提高了對(duì)于污染物的降解效率，而且，本發(fā)明的制備方法有利于打02介孔結(jié)構(gòu)的形成，進(jìn)而能夠增加催化劑表面的催化活性位，有利于對(duì)污染物的吸附作用以及反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)，負(fù)載金屬銀的步驟能夠增加金屬銀與T12多孔薄膜的接觸面積，進(jìn)而增強(qiáng)兩者的界面耦合作用，有利于光生電子空穴對(duì)的轉(zhuǎn)移，具有很好的催化活性。
[0007]在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種制備光催化劑的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括:(I)將納米1102負(fù)載于玻璃纖維布上，以便獲得基材；(2)將金屬銀沉積在基材上，以便獲得光催化劑。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用本發(fā)明的該方法，能夠快速有效地制備獲得效果優(yōu)異的光催化劑，且該方法步驟簡(jiǎn)單，操作方便，而且制備獲得的光催化劑具有優(yōu)異的催化效果。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，步驟⑴可以進(jìn)一步包括:(1-1)將鈦源溶于無(wú)水乙醇中，得到第一混合溶液；(1-2)將冰乙酸、去離子水和無(wú)水乙醇混合，得到第二混合溶液；(1-3)將第一混合溶液和第二混合溶液混合，得到溶膠；(1-4)將玻璃纖維布浸入溶膠中1-10分鐘，然后于100攝氏度下進(jìn)行烘干處理；以及(1-5)將步驟(1-4)得到的產(chǎn)品于400-600攝氏度下煅燒4-6小時(shí)，得到基材。由此，能夠快速有效地制備獲得負(fù)載有納米二氧化鈦的基材，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)彳丁以及提尚制備光催化劑的效率。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鈦源為選自四氯化鈦、硫酸鈦和鈦酸四丁酯中的至少一種。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將第一混合溶液和第二混合溶液混合進(jìn)一步包括:將第二混合溶液滴加到第一混合溶液中，并將所得到的混合物攪拌3.0-5.0小時(shí)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，基材上負(fù)載納米二氧化鈦的量為14.375±5% /平方米。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，步驟(2)進(jìn)一步包括:(2-1)提供金屬銀的鹽溶液；(2-2)將基材浸入金屬銀的鹽溶液中1-10分鐘；(2-3)將步驟(2-2)得到的產(chǎn)品置于紫外光燈管下照射60-300分鐘。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，金屬銀的鹽溶液為硝酸銀溶液，硝酸銀溶液的濃度為0.lmol/L0
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在進(jìn)行步驟(I)之前，可以預(yù)先對(duì)玻璃纖維布進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理包括:(a)于300-600攝氏度下，將玻璃纖維布煅燒1-5小時(shí)；(b)將經(jīng)過(guò)煅燒的玻璃纖維布分別浸入0.05-2.0moI/L的氫氧化鈉溶液和0.05-2.0moI/L的鹽酸溶液中30-90分鐘；(c)將步驟(b)中所得到的產(chǎn)品進(jìn)行水洗，并將水洗后的產(chǎn)品于60-120攝氏度下干燥10小時(shí)。
[0015]在本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了一種光催化劑。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該光催化劑是通過(guò)前面所述的制備光催化劑的方法制備的。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該光催化劑采用玻璃纖維布作為載體，具有較大的光照面積和比表面積，可以為有機(jī)物的吸附提供便利，有效地提高光催化劑的使用效率，且同時(shí)負(fù)載允和二氧化鈦，當(dāng)Ag與1102復(fù)合時(shí)，Ag粒子可以通過(guò)表面等離子體效應(yīng)克服其與1102的肖特基勢(shì)皇而發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，既減少光生電子和空穴的復(fù)合，有利于催化劑對(duì)可見(jiàn)光的吸收和利用，由此，本發(fā)明的該光催化劑具有優(yōu)異的光催化效果。
[0016]在本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明提供了一種光催化劑。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該光催化劑包括:金屬銀；納米二氧化鈦；以及玻璃纖維布，其中，金屬銀和納米二氧化鈦負(fù)載于玻璃纖維布上。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該光催化劑具有較大的比表面積和光照面積，有利于有機(jī)物的吸附及提高光催化劑的利用率，另外，同時(shí)采用銀和二氧化鈦，能夠有效抑制二氧化鈦被激發(fā)產(chǎn)生的光生電子空穴對(duì)符合，從而能夠大大提高光催化凈化效率。
[0017]本發(fā)明至少具有以下有益效果:
[0018]1、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，采用玻璃纖維布對(duì)T12催化劑進(jìn)行負(fù)載，由于玻璃纖維布的特殊結(jié)構(gòu)，對(duì)于光催化降解氣相揮發(fā)性有機(jī)污染物的活性的提高有促進(jìn)作用，玻纖布縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠?yàn)門12提供更多的附著點(diǎn)，提高了對(duì)于污染物的降解效率。
[0019]2、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，以玻璃纖維布為載體，通過(guò)溶膠-凝膠的方法制備了 T12光催化劑，其制備過(guò)程有利于打02介孔結(jié)構(gòu)的形成，進(jìn)而增加了催化劑表面的催化活性位，有利于對(duì)污染物的吸附作用以及反應(yīng)的進(jìn)行。
[0020]3、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)簡(jiǎn)單光化學(xué)還原的方法在基材的表面沉積了一層Ag納米層，增加了其與T12多孔薄膜的接觸面積，增強(qiáng)了兩者的界面耦合作用，有利于光生電子空穴對(duì)的轉(zhuǎn)移，具有很好的催化活性。
[0021]4、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，制備光催化劑過(guò)程采用溶膠-凝膠及光化學(xué)還原方法，制備方法簡(jiǎn)單，流程簡(jiǎn)便，有利于大規(guī)模應(yīng)用和生產(chǎn)，可作為光催化劑在環(huán)保領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備光催化劑的方法的流程示意圖；
[0023]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備光催化劑的方法的流程示意圖；
[0024]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備光催化劑的方法的流程示意圖；以及
[0025]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備光催化劑的方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。下面描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解