有金属离子掺杂的二氧化钛板式光催化微反应器的制备方法

摘要

本发明公开了有金属离子掺杂的二氧化钛板式光催化微反应器的制备方法，反应器包括不锈钢板基底，在不锈钢板基底上有一个凹槽作为单通道反应区域，在不锈钢板基底上开有分别与单通道反应区域的进出口相连通的入口和出口，入口与入口管线相连通，出口与出口管线相连通，在不锈钢板基底上有凹槽的一面以及透光面的一面上均负载有有金属离子掺杂的TiO2催化剂薄膜，透光面上负载有催化剂薄膜的一面与不锈钢板基底上有凹槽的一面相对设置并且在四周边缘处用密封胶粘接固定，在与凹槽相对的透光面的上方设置有入射光源。采用本装置和方法，光的利用效率更高，与不掺杂的TiO2催化剂相比降解率提高到原来的2倍以上。

主权项

有金属离子掺杂的二氧化钛板式光催化微反应器的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：第一步，在不锈钢板上通过化学腐蚀形成单通道凹槽反应区域，所述的凹槽宽度为15‑50mm，深度为250‑500μm，在所述不锈钢板的基底上开设分别与单通道反应区域的进出口相连通的入口和出口；第二步，用溶胶‑凝胶法制备有金属离子掺杂的TiO₂溶胶‑凝胶，具体步骤为：(a)在反应器中依次加入钛酸丁酯、无水乙醇和二乙醇胺，并电磁搅拌至使混合物达到澄清透明状态，其中钛酸丁酯、无水乙醇和二乙醇胺的摩尔比为1:(4‑6):(1‑8)；(b)在容器中依次加入无水乙醇、蒸馏水和金属可溶性盐使金属可溶性盐完全溶解形成金属可溶性盐溶液，其中无水乙醇、蒸馏水和金属可溶性盐与步骤(a)中钛酸丁酯加入量的摩尔比为(2‑4):(1‑10):(0.0001‑0.005):1；(c)将金属可溶性盐溶液注入反应器中，注入完成后，搅拌使混合溶液混合均匀，呈澄清透明状，然后常温下静置老化6‑16h，得到有金属离子掺杂的TiO₂溶胶‑凝胶；第三步，采用溶胶‑凝胶法在不锈钢板基底上和透光面的一面上提拉镀膜，烧结形成催化剂薄膜，具体步骤为：(1)将制备好的不锈钢板基底和透光面清洗除去其表面的污物；(2)用胶带将透光面的一面满铺粘上，另一面不粘；然后用浸渍提拉镀膜机给不锈钢板基底具有凹槽的一面以及透光面未粘胶带的一面镀膜，镀膜时浸渍时间为150‑300s，提拉速度为1500‑5000μm/s；镀膜后揭掉透光面上的胶带，将不锈钢板基底和透光面放在马弗炉中，不锈钢板基底加热到400‑700℃，透光面加热到400‑500℃，并保温1‑3h，使无定形的TiO₂转变为锐钛矿型，从而在不锈钢板基底和透光面上制备有金属离子掺杂的TiO₂薄膜；第四步，密封透光面和出入口：入口和出口分别与入口管线以及出口管线相连通，入口管线与恒流量注射泵相连通，透光面上负载有催化剂薄膜的一面与不锈钢板基底上有凹槽的一面相对设置并且在四周边缘处用密封胶粘接固定。