制備光催化劑的方法以及光催化劑的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及室內空氣凈化領域，具體地，涉及制備光催化劑的方法以及光催化劑。
【背景技術】
[0002]揮發性有機污染物(VOCs) —直以來都是室內環境污染的頭號公敵，長期接觸對人體的生命健康造成了嚴重影響。傳統的處理室內環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處理有機物污染具有積極的作用；但是從長遠發展來看，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，而且吸附劑在吸附完成以后需經過進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)為主導的半導體光催化氧化法作為一種新興環境凈化技術，受到了人們的廣泛關注。T12具有質優價廉、化學性質穩定、光催化活性高的特點，主要原理是在紫外光激發下產生具有強氧化能力的空穴以及其它活性氧基團，將室內環境中的VOCs徹底分解成0)2和h2o。然而在實際應用過程中，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，對可見光的響應較差。其次，T12被激發產生的光生電子空穴對極容易復合，降低了光催化凈化效率。最后，在室內環境中，T12光催化材料大多以粉末狀態呈現，缺少有效地載體支撐，對有機物的吸附能力有限。這些都成為打02在室內環境凈化方面的限定性因素。
[0003]因而，目前關于光催化劑的研宄仍有待深入。
【發明內容】
[0004]本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種光催化效果優異的光催化劑。
[0005]本發明是基于發明人的以下發現而完成的:玻璃纖維布(FGC)是一種由玻璃纖維縱橫交錯形成的無機非金屬網狀材料，它具有優異的機械強度和良好的耐熱性、抗腐蝕性。發明人在研宄過程中發現，由于玻璃纖維形成的縱橫交錯的結構，當將催化劑負載于玻璃纖維布上時，FGC具有較大的光照面積和比表面積，可以為有機物的吸附提供便利，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，當Ag與1102復合時，Ag粒子可以通過表面等離子體效應克服其與T12的肖特基勢皇而發生電子轉移，既減少光生電子和空穴的復合，又有利于催化劑對可見光的吸收和利用。鑒于此，發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，在本發明的第一方面，本發明提供了一種制備光催化劑的方法。根據本發明的實施例，該方法包括:將玻璃纖維布于300-600攝氏度下煅燒1-5小時，以便獲得經過煅燒的玻璃纖維布；將所述經過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，以便獲得經過洗滌的玻璃纖維布；將經過洗滌的玻璃纖維布進行水洗，并于100攝氏度下進行干燥，以便獲得經過預處理的玻璃纖維布；將鈦源溶于無水乙醇中，以便獲得第一混合溶液；將冰乙酸、去離子水和無水乙醇混合，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；將所述經過預處理的玻璃纖維布浸入所述溶膠中1-10分鐘，然后于100攝氏度下進行烘干處理；將所述烘干處理得到的產品于400-600攝氏度下煅燒4-6小時，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。發明人發現，本發明的該方法制備步驟簡單，流程簡便，有利于大規模應用和生產，可作為光催化劑在環保領域廣泛應用。而且，在該方法中，采用玻璃纖維布為載體，其縱橫交錯的網狀結構能夠為T12提供更多的附著點，提高了對于污染物的降解效率，而且，本發明的制備方法有利于打02介孔結構的形成，進而能夠增加催化劑表面的催化活性位，有利于對污染物的吸附作用以及反應的進行，同時，負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，進而增強兩者的界面耦合作用，有利于光生電子空穴對的轉移，具有很好的催化活性。
[0007]在本發明的第二方面，本發明提供了一種制備光催化劑的方法。根據本發明的實施例，該方法包括:(I)將納米1102負載于玻璃纖維布上，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。發明人發現，利用本發明的該方法，能夠快速有效地制備獲得效果優異的光催化劑，且該方法步驟簡單，操作方便，而且制備獲得的光催化劑具有優異的催化效果。
[0008]根據本發明的實施例，步驟⑴可以進一步包括:(1-1)將鈦源溶于無水乙醇中，得到第一混合溶液；(1-2)將冰乙酸、去離子水和無水乙醇混合，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攝氏度下進行烘干處理；以及(1-5)將步驟(1-4)得到的產品于400-600攝氏度下煅燒4-6小時，得到基材。由此，能夠快速有效地制備獲得負載有納米二氧化鈦的基材，有利于后續步驟的進彳丁以及提尚制備光催化劑的效率。
[0009]根據本發明的實施例，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]根據本發明的實施例，將第一混合溶液和第二混合溶液混合進一步包括: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。
[0011]根據本發明的實施例，基材上負載納米二氧化鈦的量為14.375±5% /平方米。
[0012]根據本發明的實施例，步驟(2)進一步包括:(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)得到的產品置于紫外光燈管下照射60-300分鐘。
[0013]根據本發明的實施例，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]根據本發明的實施例，在進行步驟(I)之前，可以預先對玻璃纖維布進行預處理，預處理包括:(a)于300-600攝氏度下，將玻璃纖維布煅燒1-5小時；(b)將經過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)中所得到的產品進行水洗，并將水洗后的產品于60-120攝氏度下干燥10小時。
[0015]在本發明的第三方面，本發明提供了一種光催化劑。根據本發明的實施例，該光催化劑是通過前面所述的制備光催化劑的方法制備的。發明人發現，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，且同時負載允和二氧化鈦，當Ag與1102復合時，Ag粒子可以通過表面等離子體效應克服其與1102的肖特基勢皇而發生電子轉移，既減少光生電子和空穴的復合，有利于催化劑對可見光的吸收和利用，由此，本發明的該光催化劑具有優異的光催化效果。
[0016]在本發明的第四方面，本發明提供了一種光催化劑。根據本發明的實施例，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載于玻璃纖維布上。發明人發現，該光催化劑具有較大的比表面積和光照面積，有利于有機物的吸附及提高光催化劑的利用率，另外，同時采用銀和二氧化鈦，能夠有效抑制二氧化鈦被激發產生的光生電子空穴對符合，從而能夠大大提高光催化凈化效率。
[0017]本發明至少具有以下有益效果:
[0018]1、根據本發明的實施例，采用玻璃纖維布對T12催化劑進行負載，由于玻璃纖維布的特殊結構，對于光催化降解氣相揮發性有機污染物的活性的提高有促進作用，玻纖布縱橫交錯的網狀結構能夠為T12提供更多的附著點，提高了對于污染物的降解效率。
[0019]2、根據本發明的實施例，以玻璃纖維布為載體，通過溶膠-凝膠的方法制備了 T12光催化劑，其制備過程有利于打02介孔結構的形成，進而增加了催化劑表面的催化活性位，有利于對污染物的吸附作用以及反應的進行。
[0020]3、根據本發明的實施例，通過簡單光化學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，增強了兩者的界面耦合作用，有利于光生電子空穴對的轉移，具有很好的催化活性。
[0021]4、根據本發明的實施例，制備光催化劑過程采用溶膠-凝膠及光化學還原方法，制備方法簡單，流程簡便，有利于大規模應用和生產，可作為光催化劑在環保領域廣泛應用。
【附圖說明】
[0022]圖1顯示了根據本發明實施例的制備光催化劑的方法的流程示意圖；
[0023]圖2顯示了根據本發明實施例的制備光催化劑的方法的流程示意圖；
[0024]圖3顯示了根據本發明實施例的制備光催化劑的方法的流程示意圖；以及
[0025]圖4顯示了根據本發明實施例的制備光催化劑的方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面詳細描述本發明的實施例。下面描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解