多孔材料外负载TiO₂-X/C_surf.复合体及其制备工艺

摘要

本发明涉及一种多孔材料外负载TiO2-X/Csurf.复合体及其制备工艺。采用超临界流体沉淀技术和溶胶-凝胶法制备具有外负载结构TiO2-X/Csurf.复合纳米材料(X：过渡金属；Csurf.：炭表面)。该方法的突出特点是：应用超临界预处理和溶胶-凝胶法制备具有新奇结构和良好物理化学性质的外负载TiO2-X/Csurf.复合体。为多孔材料外负载掺杂TiO2类光催化材料的应用研究提供了一条新的途径。同时，该工艺简单，易于工业化生产，并且为发展多孔材料外负载纳米材料研究理论、技术与方法体系做出积极地贡献。

主权项

一种多孔材料外负载TiO2‑X/Csurf.复合体的制备工艺，通过流体具有的超溶解性、强扩散性和独特传质性，使溶质溶解形成过饱和溶液，解临界条件导致其结晶沉淀；利用该方法以超临界CO2流体为溶剂，以多孔材料为模板，将低分子量有机溶液渗透到孔隙里，然后经凝结沉淀，实现对多孔材料孔隙封堵，制备多孔材料——低分子封堵载体；然后以此为双模板，采用溶胶——凝胶法制备出TiO2‑X溶胶体负载在封堵载体表面，再通过低温热处理、高温焙烧合成多孔材料外负载TiO2‑X/Csurf复合体；其特征在于具体制备工艺为：(1)通过超临界流体沉淀过程、使低分子有机溶液渗透到多孔材料孔隙中，解除临界状态使其沉淀、制备多孔材料‑低分子封堵载体；(2)以钛酸丁酯为起始原料，以无水乙醇为溶剂、二乙醇胺为螯合剂，在蒸馏水、浓盐酸的相互作用下，合成TiO2‑X胶体；(3)通过溶胶‑凝胶过程使TiO2‑X的前驱体溶胶涂覆在多孔材料‑低分子封堵载体上，制备TiO2‑X前驱体/Csurf.复合材料；(4)通过高温焙烧TiO2‑X前驱体/Csurf.复合材料，获得TiO2‑Fe/Csurf.、TiO2‑Ag/Csurf.、TiO2‑Mn/Csurf.、TiO2‑Cu/Csurf.即TiO2‑X/Csurf.复合纳米材料；上述式中Csurf.为炭表面；上述多孔材料为活性炭；低分子化合物为异丁醇、硬脂酸、石蜡、固体酒精；所述超临界条件：升温速率2‑4℃，温度34.1‑300℃，压强7.1‑50MPa；解临界条件：首先停止加热，让超临界釜冷却，达到温度为低分子化合物凝固点以下温度；X的无机物前驱体为硝酸铁、硝酸银、硝酸铜、硝酸锰；上述TiO2‑X的前驱体溶胶涂覆在多孔材料‑低分子封堵载体上为：将多孔材料‑低分子封堵载体放入TiO2‑X溶胶体内，然后通过超声震动作用，使溶胶体涂覆在封堵载体表面上，涂覆次数1‑8次，超声时间10‑300min；上述焙烧前，TiO2‑X前驱体/Csurf.进行热处理的温度为100‑300℃，时间1‑3h，升温速率为0.5‑3℃/min；上述焙烧温度为300‑1000℃，时间1‑3h，升温速率为0.5‑3℃/min之间。