可用于水和空气净化的硅藻土负载纳米TiO2材料的制备方法CN200610161089.5
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究近年来，纳米材料在化学、生物、环境科学等领域中得到了广泛的研究和应用。
其中，纳米二氧化钛（TiO2）作为一种重要的光催化剂，具有高效、可再生和环境友好等特点，在环境净化、能源产生和分解有机物等方面具有广阔的应用前景。
本文将重点探讨纳米TiO2光催化剂的制备方法、改性途径及其应用研究。
一、纳米TiO2光催化剂的制备方法一般来说，制备纳米TiO2的方法可以分为物理法和化学法两类。
物理法主要采用物理化学方法，如溶胶-凝胶法、热分解法、气相沉积法等；化学法则是指溶胶法、水热法、反应混合物法等。
这些方法不仅能够控制纳米颗粒的尺寸和形貌，还能够改变其相结构和晶格缺陷，以调控纳米颗粒的光催化性能。
二、纳米TiO2光催化剂的改性途径为了提高纳米TiO2的光催化活性和稳定性，许多研究者通过改性方法对其表面进行处理。
常见的改性手段包括：掺杂、复合、修饰以及载体的选择等。
掺杂是指将一些金属、非金属元素掺入TiO2晶格中，以调控其能带结构和电子结构，提高光吸收范围和载流子分离效率；复合是指将TiO2和其他半导体材料复合，形成异质结构，提高光生电子-空穴对的分离效果；修饰则是在TiO2表面修饰一层活性物质，如负载金属催化剂、有机染料等，以增强其吸附能力和活性；而载体的选择则常常可以通过介孔材料或纳米载体来限制纳米颗粒的再聚集和增加其比表面积。
三、纳米TiO2光催化剂的应用研究纳米TiO2光催化剂在环境净化、能源产生和有机物降解等方面具有广泛的应用前景。
在环境领域，纳米TiO2光催化剂可以应用于有害物质的分解和废水的处理。
例如，通过纳米TiO2光催化剂的作用，可以分解空气中的甲醛、苯等VOCs （挥发性有机物），从而净化空气。
在废水处理方面，纳米TiO2光催化剂可用于分解废水中的有机物以及去除重金属离子等。
在能源产生方面，纳米TiO2光催化剂可以用于光电子设备的制备。
纳米TiO2颗粒作为光吸收剂，在光电子器件（如光电池）中具有重要的作用。
纳米TiO2的制备方法
31一、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种较为重要的制备纳米材料的湿化学方法，主要包括4步：1.溶胶的制备。
Ti(OR)4与水不能互溶，但与醇、苯等有机溶剂无限混溶，所以可先配制Ti(OR)4的醇溶液（多用无水乙醇）A，配制水的乙醇溶液B，并向B中添加无机酸（HCl，HNO 3等）或有机酸（HAc或柠檬酸等）作水解抑制剂，也可加一定量NH 3，将A和B按一定方式混合、搅拌得透明溶胶。
2.溶胶-凝胶的转变。
随着搅拌的进行，溶胶经过缩聚过程转变成湿凝胶。
3.使湿凝胶转变成干凝胶。
4.热处理。
将干凝胶磨细，在一定温度下热处理，便可得到纳米TiO 2。
以Ti(OC 4H 9)4为原料，无水乙醇为溶剂，盐酸作水解抑制剂，按摩尔比为Ti(OC 4H 9)4:H 2O:C 2H 5OH:HCl=1:(1～4):15:0.3，得到不同粒径和晶型的TiO 2纳米晶。
用溶胶-凝胶法制备了Pt掺杂的TiO 2，得出在Pt含量为0.1% mol的时候光催化性能最好。
溶胶-凝胶法(Sol-Gel)是目前研究应用最多的TiO 2光催化剂的制备方法之一，溶胶-凝胶法制备纳米材料有如下优点为：（1）反应条件温和，成分容易控制；（2）工艺、设备简单；（3）产品纯度高，容易掺杂改性。
在溶胶－凝胶过程中，溶胶由溶液制得。
化合物在分子级水平混合，故胶粒内及胶粒间化学成分完全一致；颗粒细，胶粒尺寸小。
该法可容纳不溶性组分或不沉淀组分，不溶性颗粒均匀地分散在含不产生沉淀的组分的溶液，经凝胶化、不溶组分可自然地固定在凝胶体系中，不溶性组分颗粒越细，体系化学均匀性越好；掺杂分布均匀，可溶性微量掺杂组分分布均匀，不会分离、偏析。
它比醇盐水解法优越，粉末活性高。
一般情况下，溶胶-凝胶法在室温合成无机材料，能从分子水平上设计和控制材料的均匀性，获得高纯、超细、均匀的纳米材料。
二、水热法水热合成法是在特制的密闭反应容器里，采用水溶液或其他液体作为反应介质，通过对反应容器加热，反应环境使难溶或不溶的物质溶解，进而成核、生长、最终形成具有一定粒度和结晶形态的晶粒。
纳米TiO2的制备方法
纳米TiO2的制备方法摘要：报告主要研究了纳米TiO2的制备方法，包括物理法、化学法和综合法。
其中物理法主要是气相蒸发沉积法，蒸发－凝聚法；化学法包括溶胶－凝胶法，沉淀法，水解法，气相水解法等；综合法涉及到激光CVD 法，等离子CVD 法。
关键词：气相蒸发沉积法水解法 CVD 法近年来，伴随着全球环境污染日益严重，纳米半导体光催化剂材料一直是材料学和光催化学研究的热点。
目前，比较简单的半导体光催化剂有TiO2、SnO2、Fe2O3、MoO3、WO3、PbS、ZnS、ZnO 和CdS 等，纳米TiO2因其具有性质稳定、抗光腐蚀性强、耐酸碱腐蚀性强、原料丰富等优点。
制备纳米TiO2粉体的方法有很多，按照所需粉体的形状、结构、尺寸、晶型、用途选用不同的制备方法。
根据粉体制备原理的不同，这些方法可分为物理法、化学法和综合法。
1 物理法物理法是最早采用的纳米材料制备方法，其方法是采用高能消耗的方式，“强制”材料“细化”得到纳米材料。
物理法的优点是产品纯度高。
1． 1 气相蒸发沉积法此法制备纳米TiO2粉体的过程为: 将金属Ti 置于钨舟中，在( 2 ～ 10) ×102 Pa 的He 气氛下加热蒸发，从过饱和蒸汽中凝固的细小颗粒被收集到液氮冷却套管上，然后向反应室注入5 ×103 Pa 的纯氧，使颗粒迅速、完全氧化成TiO2粉体。
利用该方法制备的TiO2纳米粉体是双峰分布，粉体颗粒大小为14 nm。
1． 2 蒸发－凝聚法此法是将将平均粒径为3 μm 的工业TiO2轴向注入功率为60 kW 的高频等离子炉Ar － O2混合等离子矩中，在大约10 000 K 的高温下，粗粒子TiO2汽化蒸发，进入冷凝膨胀罐中降压，急冷得到10 ～ 50 nm 的纳米TiO2。
2 化学法化学法可以根据反应物的物态，将其划分为液相化学反应法、气相化学反应法和固相反应法。
此类方法制造的纳米粉体产量大，粒子直径可控，也可得到纳米管和纳米晶须，同时，该法能方便地对粒子表面进行碳、硅和有机物包覆或修饰处理，使粒子尺寸细小且均匀，性能更加稳定。
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究摘要：纳米TiO2光催化剂因其优异的光催化性质在环境净化、水处理、能源转换等领域得到广泛应用。
本文以纳米TiO2为研究对象，重点探讨了其制备、改性方法以及在不同领域的应用研究内容和进展。
一、纳米TiO2的制备方法目前常用的纳米TiO2制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法通过溶胶的制备和凝胶的成型过程来得到纳米TiO2颗粒，可以控制颗粒的尺寸和形貌；水热法则是通过在高温高压的水环境下合成纳米TiO2颗粒，可制备出高度结晶的颗粒；气相沉积法则通过在气相中加热激活气体产生纳米TiO2颗粒。
这些方法各有优劣，适用于不同的研究需求。
二、纳米TiO2的改性方法为了提升纳米TiO2的光催化性能和稳定性，研究者在其表面进行改性。
常用的改性方法包括复合杂化技术、离子掺杂、表面修饰等。
复合杂化技术将纳米TiO2与其他材料进行复合，例如薄膜包覆、共混等方式，可以增加纳米TiO2的吸光性能和光生载流子的分离效率；离子掺杂则通过将单质离子或化合物引入纳米TiO2晶格中，改变其能带结构和光吸收性能；表面修饰通过在纳米TiO2颗粒表面修饰有机物或无机物，改变其表面性质和光催化性能。
三、纳米TiO2的应用研究纳米TiO2光催化剂具有优异的光催化性能和广泛的应用前景。
在环境净化方面，纳米TiO2可用于有机污染物的降解和空气净化，通过紫外光的激发产生活性氧自由基，降解有机污染物；在水处理领域，纳米TiO2可用于水的净化和废水处理，能够高效去除重金属离子和有机物，同时使用纳米TiO2光催化剂可以提高水的透明度和亮度；在能源转换方面，纳米TiO2可应用于太阳能电池、光电催化水分解等领域，用于转化光能为电能或储存能。
综上所述，纳米TiO2光催化剂具有制备简单、光催化效率高等优势，通过改性可以进一步提升其性能。
未来，随着对纳米材料研究的深入，纳米TiO2光催化剂将在环境净化、水处理和能源转化等领域发挥更大的作用。
纳米级TiO2光催化净化大气的环保涂料研制
纳米级 TiO2光催化净化大气的环保涂料研制摘要：纳米科学技术是一项以许多现代先进技术为基本的科学技术，是一个动态的科学。
在纳米技术的发展过程中，TiO2是一个重要的功能材料，尤其是对制造太阳能电池、分解水、制氧等方面，在进行能源、环保、建材、医疗卫生等领域都有着重要的发展前景。
本文将其与目前纳米TiO2，的发展现状，为新的环境研制提供建议。
关键词：纳米技术；TiO2；光催化；环保涂料引言：随着现代工业的迅速发展，环境问题已经日益成为危害人们生活的重要问题，尤其是氮氧化物及硫氧化物对大气的污染。
而TiO2的出现却为这一污染问题提出了新的解决方法。
TiO2是一种使用安全、无毒无副作用的物质，适用于生活的许多方面。
在确保人们拥有健康生活环境的同时，可以高效彻底地降解有害污染物，是十分安全环保的光催化剂。
1.纳米级TiO2光催化净化大气环保涂料研制的现状分析近年来，许多科学研究表明光催化剂在环境污染物治理方面有着良好的发展前景。
光催化剂能够将有机或无机的污染物在光作用下进行氧化还原反应，生成有利于人民生活的基本物质，例如CO2、H2O等物质，达到净化环境的目标，使其朝着无害化的方向发展。
与物质进行化学反应时，通常会形成固着状，以粘膜的形式进行物质保护。
相较于其他催化剂而言，TiO2具有化学稳定性、无毒廉价等特点[1]。
因此，其被认为是理想的光催化剂。
1.纳米TiO2光催化剂对大气环境的净化分析1.室内环境1.室内建筑环境随着建筑材料中各种添加剂的胡乱使用，室内装饰材料和各种家用化学物质的使用空气进一步导致污染程度越来越严重。
相关调查研究表明室内空气污染物浓度高于室外，甚至高于工业区。
而纳米TiO2光催化剂的出现为环境净化的发展提供了新的研究方向。
例如纳米TiO2光催化剂用于绿色涂料，使用在室内装修时，可降解氨气与甲醛[2]。
氨气是室内空气的主要污染源之一，通常来自于建筑当中的混凝土添加剂，例如防冻剂、膨胀剂等。
制备硅藻土负载tio2工艺流程
制备硅藻土负载tio2工艺流程1. 材料准备硅藻土是一种天然矿物质，主要由硅酸盐和氧化铁等成分组成，具有大孔结构和高比表面积，是一种优良的载体材料。
TiO2是一种常见的光催化剂，具有良好的光催化活性和化学稳定性。
在合成硅藻土负载TiO2催化剂时，首先需要准备硅藻土和TiO2原料。
硅藻土负载TiO2的制备原料主要包括硅藻土、钛酸四丁酯、有机溶剂、去离子水等材料。
硅藻土是负载TiO2的载体材料，可以购买或自行采集。
钛酸四丁酯是合成TiO2的前驱体，有机溶剂用于溶解钛酸四丁酯，而去离子水则用于洗涤和处理催化剂。
2. 前处理在制备硅藻土负载TiO2催化剂之前，需要对硅藻土进行前处理，以提高其负载TiO2的效率和稳定性。
前处理步骤主要包括干燥、煅烧和碱处理等。
首先，将采集的硅藻土进行干燥，去除其中的水分和杂质。
然后将干燥后的硅藻土进行煅烧，提高其结晶度和热稳定性。
最后，对煅烧后的硅藻土进行碱处理，可以增加其表面活性位点，提高TiO2的负载效率。
3. 合成制备硅藻土负载TiO2催化剂的合成步骤主要包括溶胶-凝胶法、水热法等方法。
在溶胶-凝胶法中，首先将钛酸四丁酯溶解在有机溶剂中，得到TiO2前驱体溶液。
然后将预处理后的硅藻土与TiO2前驱体溶液混合搅拌，加入表面活性剂及其它助剂，经过一定时间的反应和洗涤，最终得到硅藻土负载TiO2催化剂。
4. 表征制备硅藻土负载TiO2催化剂后，需要对其进行表征分析，以评估其结构和性能。
常用的表征方法包括X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、比表面积测定等。
X射线衍射是一种常见的晶体结构分析方法，可以确定硅藻土负载TiO2催化剂的晶体结构和晶格参数。
扫描电镜和透射电镜可以观察催化剂的形貌和微观结构。
比表面积测定可以确定催化剂的比表面积和孔隙结构，评估其吸附和催化性能。
综上所述，制备硅藻土负载TiO2催化剂是一项复杂而重要的工艺，需要仔细设计合成路线和合理选择实验条件，以获得高效、稳定的催化剂。
负载纳米TiO2污泥光催化剂的制备及应用
Pang Haoliang, Tian Yujie, Wang Mengdi
（Shandong Agricultural University, Shandong, 271018）
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当代化工研究 Chenmical Intermediate
技术应用与研究
2016·12
负载纳米TiO2污泥光催化剂 的制备及应用
＊庞浩亮 田宇杰 王孟迪 （山东农业大学 山东 271018）
摘要：以纳米TiO2和焦化废水污泥为原料，ZnCl2为活化剂，一步法制备AC-TiO2。以罗丹明B为目标污染物进行光催化去除实验，考察了活
活性污泥是指活性污泥法处理工艺中，二沉池产生的沉 淀物，扣除回流的那部分，剩余的部分称为剩余活性污泥。 其中含有大量的水分、有机物、N、P等营养元素，以及重 金属、病原菌等有害物质，同时富含有机碳，成分、产量高且 易于获得，在适当条件下通过热解，可以使之转化为活性炭。
活性炭由于其独特的物理化学结构，其具有很强的吸附 性能，同时也是理想的催化剂载体，被经常用于环境污染治 理，是一种环保型吸附剂。但是，目前来看，商品活性炭通 常由价格昂贵的原材料制备，诸如木材、稻壳或者煤炭、沥 青等，生产成本较高，限制了其应用范围。
Key words：excess sludge；TiO2；composite photocatalyst；Rhodamine B；photodegradation rate
在城市化和工业化快速发展的今天，污水厂污泥的产 生、储存、处理及资源化利用过程中均可能危害环境。同时 伴随着污泥海洋处理的禁止以及严格填埋标准、农用标准的 制定与实施，污泥的管理已经成为一个世界性的社会和环境 问题。采用传统的处置方法，如土地填埋、焚烧等方式进行 处理，相对于当今越来越严格化的环境标准，显然是不合适 的。同时，随着资源短缺的加剧，人们开始寻找新的资源， 而污泥由于其有机物、营养元素含量高等优点而日益受到关 注。因此，如何解决污泥问题，并使其化废为宝，是一个具 有重要意义的课题。
硅藻土负载纳米二氧化钛降解染料废水实验方案
硅藻土负载纳米二氧化钛降解染料废水实验方案1.如何制备硅藻土/纳米二氧化钛催化剂1.1 硅藻土的精制按10:1的液固比取一定量硅藻土和硫酸溶液(浓度40％)，在100℃水浴中搅拌反应4h，然后按15:1的液固比加入一定量的水进行稀释，反应1h后将硅藻土过滤、洗涤、干燥，在马弗炉内550℃煅烧5h，得到精制硅藻土．1.2 TiO2／硅藻土的制备实验采用溶胶一凝胶法制备硅藻土负载纳米TiO2复合材料：在10 mL无水乙醇中加入8.5 mL钛酸四丁酯充分搅拌20 min后形成透明的淡黄色溶液(A)，将溶液A 滴加到20 mL的1 mol／LHNO3。
溶液中，在此过程中剧烈搅拌。
搅拌1.5 h后，形成淡黄色透明的TiO2溶胶，然后滴加1 mol ／L的NaOH，调节该溶胶至pH=1.5，充分搅拌0.5h，生成透明溶液(B)待用。
取2 g硅藻土试样，缓慢加入到溶液B中，充分搅拌3 h，采用离心一水洗直至上清液接近中性，这些混合物在323 K干燥炉中烘干，充分碾细后，在773K下煅烧2.5 h得到样品。
将样品放置在干燥器中冷却后，碾成粉末，过200目筛备用。
1.3 光催化剂中TiO2含量的测定准确称量lg TiO2／硅藻土，放入浓H2SO4和(NH4)2SO4的混合溶液中(m H2SO4／m(NH4)2SO4 =129／30)，加热至沸腾使TiO2溶解，分离出硅藻土，定容后，ICP—MS(Elan DRC II，美国PE公司)测定Ti含量，以此计算出TiO2的含量．2. 催化剂的性能表征方法（只能测几个）物相鉴定：XRD法，根据X射线衍射图谱中衍射峰的位置和强度确定晶体的晶相、粒径等结构参数。
表面化学表征：IR法，根据探针分子的红外吸收光谱的基团特征频率和变化情况，对催化剂表面酸性、金属-载体间的相互作用进行测定。
表面形貌和几何结构：TEM、SEM法，根据透射电子显微镜和扫描电子显微镜所成图像对催化剂粒子大小、孔结构和活性组分分布进行观察。