阅读说明：本技术 一种新型光触媒及其制备方法 (Novel photocatalyst and preparation method thereof ) 是由 张世锋 王继霖 魏上捷 黄安民 于 2020-01-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种新型光触媒及其制备方法。本发明提供一种新型光触媒,由包括以下重量份的原料制成：水1000份、二氧化钛5-50份、二氧化硅1-30份、石英光纤1-30份、改性剂1-30份、分散剂1-15份；其中所述石英光纤的粒径为40nm～100nm。本发明通过在传统光触媒材料中掺杂应用纳米级的石英光纤颗粒,改变光触媒整体透光度,继而提高光触媒光利用效率,从而提高光触媒催化降解污染物性能。本发明的新型光触媒中采用特制的分散剂,其效果优于普通分散剂可增加分散面积,加快分散速率,减少分散时间,加快分散速率；本发明光触媒具有制造成本低的优点,而且不需要改造现有设备,使用成本较低。(The invention relates to a novel photocatalyst and a preparation method thereof. The invention provides a novel photocatalyst which is prepared from the following raw materials in parts by weight: 1000 parts of water, 5-50 parts of titanium dioxide, 1-30 parts of silicon dioxide, 1-30 parts of quartz optical fiber, 1-30 parts of modifier and 1-15 parts of dispersant; wherein the particle size of the quartz optical fiber is 40 nm-100 nm. According to the invention, the nano-scale quartz optical fiber particles are doped and applied in the traditional photocatalyst material, so that the overall transmittance of the photocatalyst is changed, the utilization efficiency of the photocatalyst is further improved, and the pollutant catalytic degradation performance of the photocatalyst is further improved. The novel photocatalyst adopts a special dispersing agent, has better effect than the common dispersing agent, can increase the dispersing area, accelerate the dispersing speed, reduce the dispersing time and accelerate the dispersing speed; the photocatalyst has the advantage of low manufacturing cost, does not need to transform the existing equipment, and has lower use cost.)

一种新型光触媒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种光触媒，特别涉及一种新型光触媒及其制备方法。

背景技术

光触媒是一种以纳米级水为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，它涂布于基材表面，在紫外光及可见光的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除甲醛、除臭、抗污、净化空气等功能。传统的光触媒材料在紫外光及可见光的作用下，产生催化降解功能。例如太阳能板对紫外线吸收后催化光触媒物质对甲醛等有害气体进行吸收转化，进而净化空气。

然而光触媒去除室内甲醛、TVOC等化学污染物在中国的装修房间内具有一定的局限性，主要是实际工程中使用的光触媒产品需要具有充足的日光进行转化，而传统光触媒透光性差，反射率高，光能利用效率低，催化效率降低。如何增加光触媒对紫外光吸收度，提高催化效率具有重要意义。传统方法是通过对水电子空穴对的分离来改变自身的能带结构，对材料进行改性来增大其反应速率。使其能够吸收低能量光，提高太阳光的利用率。掺杂金属离子就可改变光触媒的结构，抑制电子与空穴的复合，扩展光致激发波长范围，提高反应的接触面积以此来增大反应的速率，从而显示出比单一半导体具有更好光催化活性。

但上述方法存在成本高、工艺复杂等问题，限制了其实际应用。本专利通过提高光触媒材料的透光性，增加光吸收效率，有效解决其光效率低问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种新型光触媒，以提高光利用效率。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

在本发明一些实施例中，所述原材料石英光纤的粒径为40nm～100nm，新型光触媒由包括以下重量份的原料制成：

优选地，所述新型光触媒，由包括以下重量份的原料制成：

优选地，所述分散剂包括十二烷基硫酸钠、三乙醇胺、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺。

本发明还提供上述新型光触媒的制备方法，包括以下步骤：

将水、二氧化钛、二氧化硅、颗粒粒径为40nm～100nm的石英光纤的(下同)、分散剂按配比进行高速搅拌、超声分散混合均匀，离心除去粒径大于300nm颗粒，即得到所述光触媒。

优选地，在本发明一些实施例中，所述光触媒的活性期为30～45天。

优选地，所述高速搅拌为10000rmp/min，搅拌的时长为1小时，超声分散的时长为1小时。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过在传统光触媒材料中掺杂应用纳米级的石英光纤颗粒，改变光触媒整体透光度，继而提高光触媒光利用效率，从而提高光触媒催化降解污染物性能。采用石英光纤粒子，其导光原理与普通光纤相似，即利用光线在不同折射率的界面不断发生全反射以实现光线向前传导，从而提高光利用效率。

2.本发明的新型光触媒中采用特制的分散剂，其效果优于普通分散剂可增加分散面积，加快分散速率,减少分散时间,加快分散速率。

3.本发明光触媒具有制造成本低的优点，而且不需要改造现有设备，使用成本较低。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

在本发明一些实施例中，所述新型光触媒，由包括以下重量份的原料制成：

本发明还提供上述新型光触媒的制备方法，包括以下步骤：

将水、二氧化钛、二氧化硅、石英光纤、分散剂按按配比加入反应釜，进行高速搅拌(10000rmp/min)1小时，超声分散1小时，使得上述材料混合均匀，离心除去粒径大于300nm颗粒。

按照GB/T23761-2009《光催化空气净化材料性能测试方法》检测本实施例制备的涂料的光催化去除率，检测结果见表1。

实施例2

在本发明一些实施例中，所述新型光触媒，由包括以下重量份的原料制成：

本发明还提供上述新型光触媒的制备方法，包括以下步骤：

将水、二氧化钛、二氧化硅、石英光纤、分散剂按按配比加入反应釜，进行高速搅拌(10000rmp/min)1小时，超声分散1小时，使得上述材料混合均匀，离心除去粒径大于300nm颗粒。

实施例3

在本发明一些实施例中，所述新型光触媒，由包括以下重量份的原料制成：

本发明还提供上述新型光触媒的制备方法，包括以下步骤：

将水、二氧化钛、二氧化硅、石英光纤、分散剂按按配比加入反应釜，进行高速搅拌(10000rmp/min)1小时，超声分散1小时，使得上述材料混合均匀，离心除去粒径大于300nm颗粒。

对比例1

在本发明一些实施例中，所述新型光触媒，由包括以下重量份的原料制成：

本发明还提供上述新型光触媒的制备方法，包括以下步骤：

将水、二氧化钛、二氧化硅、分散剂按按配比加入反应釜，进行高速搅拌(10000rmp/min)1小时，超声分散1小时，使得上述材料混合均匀，离心除去粒径大于300nm颗粒。

按照GB/T23761-2009《光催化空气净化材料性能测试方法》检测本实施例制备的涂料的光催化去除率，检测结果见表1。

测试方法

消除率测试

对于符合此方法测试的样品，暗吸附结束后，继续稳定地通入反应气，打开紫外灯。每隔15min测试出口气中乙醛和co₂的浓度。反应至少进行3h，直至乙醛浓度稳定。取反应最后1h的平均值(3个以上的平均)为乙醛的出口浓度 (初p)。此值用于计算去除量和去除率。

停止光照过程

停止光照，继续通气30min。在此期间测量出口气中的乙醛浓度，取平均值，确保乙醛浓度等于进气中的乙醛浓度(5.0mL/m³)对于满足可用co₂生成量衡量光催化性能的样品，同时测出口气中的co₂浓度，该值与光照前的co₂浓度大小差异应小于1.0mL/mol

稳定性测试

按步骤在高浓度污染物气氛中反应，此时反应气中的乙醛浓度为正常反应时的5倍，反应时间24h后，将乙醛浓度重新调整为5mL/m³，继续反应3h，以反应最后1h的乙醛浓度平均值作为出口浓度。

注：测试过的样品重新进行测试时，需重新进行预处理。

低光催化去除率的样品测试

按照上述条件测得样品的光催化去除乙醛率较低时(去除率小于5.0％)，可通过降低反应气的流量而提高去除率。反应气流量的改变通常按倍数减少。例如，可由原先的100mL/min降至50mL/min。若得出去除率还是较低时，可将反应气流量继续减半至25mL/min。而后同样计算结果。

测试结果

表1不同光触媒乙醛消除率比较

	pH值	外观	固含量(％)	消除率(％)
					实施例1	6-8	透明	3.79	91.1
实施例2	6-8	透明	4.38	94.6
					实施例3	6-8	透明	5.32	99.3
对比例1	6-8	白色不透明	2.80	23.5

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。