專利名稱：復(fù)合光催化劑降解農(nóng)藥殘留的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米級(jí)光催化劑的制備方法，具體地說(shuō)是涉及一種便于操作的農(nóng) 藥殘留降解水溶液及其制備方法。
背景技術(shù)：
農(nóng)作物是人類主要的食品來(lái)源，對(duì)農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥實(shí)施病蟲害防治的技術(shù)可以挽 回產(chǎn)量損失的10% _20%，見效快、效果直接的農(nóng)藥使用成為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要措施。但 是，農(nóng)藥的大量使用和濫用的危害范圍很廣，在大氣、土壤和水體中停留時(shí)間長(zhǎng)，危急人類 自身健康和安全，還將會(huì)破壞生態(tài)平衡，故其分解去除倍受人們關(guān)注。隨著人們生活水平的 提高和加入WTO后國(guó)際貿(mào)易的需求，對(duì)食物中殘留農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)要求越來(lái)越嚴(yán)格。納米二氧化鈦是一種具有光催化活性的半導(dǎo)體材料，即是一種半導(dǎo)體光催化劑， 并引發(fā)光催化反應(yīng)。接受紫外輻照后，半導(dǎo)體光催化劑的表面反應(yīng)可產(chǎn)生空穴(h+)、羥基 自由基(.0H)、超氧負(fù)離子(.0_2)等強(qiáng)氧化性物種，幾乎可以無(wú)選擇地氧化所有的有機(jī)污染 物，并使之完全礦化。并且納米二氧化鈦具有較寬的帶隙、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒，是目前光催 化技術(shù)研究中普遍使用的半導(dǎo)體光催化劑。大量研究表明，納米級(jí)粉末狀的TiO2雖然表面積大、光催化活性高，但是具有光催 化活性較高的銳鈦礦型不太穩(wěn)定，并且容易團(tuán)聚，而且在農(nóng)藥殘留降解過程中的操作方便 性的問題均需要解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低、具有光降解效率穩(wěn)定的納米級(jí) Ti02/Zn0水劑的制備工藝，此工藝可控制團(tuán)聚的發(fā)生，獲得晶型穩(wěn)定性更好、粒徑分布均 勻、晶體發(fā)育良好的納米級(jí)Ti02/Zn0水溶液系統(tǒng)，灌裝成瓶后可直接噴灑使用。本發(fā)明所述的制備工藝，包括如下步驟首先以鈦酸正四丁酯作為TiO2的前驅(qū)物， 用無(wú)水乙醇作為溶劑，并加入一定量的冰醋酸，在室溫下磁力攪拌一段時(shí)間，使溶液充分混 合，得到A溶液。同時(shí)，另取一定量的蒸餾水和無(wú)水乙醇，加入不同劑量(復(fù)合為摩爾比) 的ZnO，磁力攪拌一段時(shí)間得到B溶液。然后將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽 酸調(diào)節(jié)PH至合適值，攪拌一段時(shí)間后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的TiO2溶膠。再將溶膠放入 真空干燥箱，在80°C下烘成干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠，得到粉末。將粉末放入馬弗爐 中，在不同的溫度下進(jìn)行熱處理，得到納米Ti02/Zn0粉體。再將得到的納米Ti02/Zn0粉體 進(jìn)行親水改性，在一定的PH下，配成一定濃度的納米Ti02/Zn0水溶液，最后灌裝成瓶后直 接噴灑使用。本發(fā)明制得的納米復(fù)合粉體具有顆粒均勻、晶型穩(wěn)定，晶粒發(fā)育完整、團(tuán)聚程度輕，可以很好分散于水溶液中。本發(fā)明可以通過溶膠凝膠方法得到納米復(fù)合粉體，且操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，生 產(chǎn)成本低。
本發(fā)明所得到的最終產(chǎn)物可以以粉末的形式提供，也可以用其它的形式提供，如 含一定濃度納米級(jí)Ti02/Zn0的水劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.合成的納米粉體具有純度高，粒度分布窄，晶粒組分和形態(tài)可控，團(tuán)聚程度輕， 制得的水劑分散均勻等優(yōu)點(diǎn)；2.產(chǎn)品降解農(nóng)藥殘留操作簡(jiǎn)單，噴灑即可，方便應(yīng)用；3.該產(chǎn)品制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。本發(fā)明采用溶膠凝膠方法制備得到的納米級(jí)復(fù)合粉體晶化良好的銳鈦礦型TiO2/ ZnO，而且晶型穩(wěn)定。對(duì)于初始濃度4. 5mg/L的氯胺磷溶液，催化劑用量為0. 6g -L"1時(shí)，TiO2 與ZnO的最佳比例為10 1，最佳熱處理溫度為500°C。反應(yīng)進(jìn)行5h后，最大降解率可達(dá) 到 44. 1% ο


圖1為工藝流程簡(jiǎn)圖 具體實(shí)施方案本發(fā)明不受以下實(shí)施例限制。實(shí)施例1量取IOml的鈦酸四丁酯，加入300ml無(wú)水乙醇配成溶液，在控制150r/min的攪拌 速度下滴3-4滴冰醋酸，在室溫下磁力攪拌30min，使溶液充分混合，得到A溶液。同時(shí)，另 取Iml蒸餾水和200ml無(wú)水乙醇，加入鈦酸四丁酯的摩爾比為8 1的ZnO復(fù)合，磁力攪 拌30min得到B溶液。將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至3，攪拌 30min后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的Ti02/Zn0溶膠。將溶膠放入真空干燥箱，在80°C下烘成 干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠，得到粉末。將粉末放入馬弗爐中，在600°C下進(jìn)行熱處理， 得到納米Ti02/Zn0粉體。再將得到的納米Ti02/Zn0粉體進(jìn)行親水改性，在pH = 4下，配成 一定濃度的納米Ti02/Zn0水溶液。實(shí)施例2量取20ml的鈦酸四丁酯，加入300ml無(wú)水乙醇配成溶液，在控制150r/min的攪拌 速度下滴3-4滴冰醋酸，在室溫下磁力攪拌30min，使溶液充分混合，得到A溶液。同時(shí)，另 取Iml蒸餾水和200ml無(wú)水乙醇，加入鈦酸四丁酯的摩爾比為4 1的ZnO復(fù)合，磁力攪 拌30min得到B溶液。將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至4，攪拌 30min后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的Ti02/Zn0溶膠。將溶膠放入真空干燥箱，在80°C下烘成 干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠，得到粉末。將粉末放入馬弗爐中，在500°C下進(jìn)行熱處理， 得到納米Ti02/Zn0粉體。再將得到的納米Ti02/Zn0粉體進(jìn)行親水改性，在pH = 4下，配成 一定濃度的納米Ti02/Zn0水溶液。實(shí)施例3量取IOml的鈦酸四丁酯，加入300ml無(wú)水乙醇配成溶液，在控制150r/min的攪拌 速度下滴3-4滴冰醋酸，在室溫下磁力攪拌30min，使溶液充分混合，得到A溶液。同時(shí)，另 取Iml蒸餾水和200ml無(wú)水乙醇，加入鈦酸四丁酯的摩爾比為6 1的ZnO復(fù)合，磁力攪拌30min得到B溶液。將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至3，攪拌30min后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的Ti02/Zn0溶膠。將溶膠放入真空干燥箱，在80°C下烘成 干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠，得到粉末。將粉末放入馬弗爐中，在600°C下進(jìn)行熱處理， 得到納米Ti02/Zn0粉體。再將得到的納米Ti02/Zn0粉體進(jìn)行親水改性，在pH = 4下，配成 一定濃度的納米Ti02/Zn0水溶液。實(shí)施例4取實(shí)施例2制備的納米Ti02/Zn0粉體配成濃度為0. 5g/L，pH為5，氯胺磷溶液的 適宜初始濃度為20mg/L，紫外燈(25W，激發(fā)波長(zhǎng)為253. 7nm)為光源，在空氣環(huán)境下用磁力 攪拌來(lái)提供氧氣，光催化降解氯胺磷光2h后降解效率達(dá)到31 %。
權(quán)利要求
一種溶液型納米納米TiO2/ZnO光催化劑，其特征在于該納米TiO2/ZnO光催化劑屬于復(fù)合型納米氧化物，復(fù)合晶型為穩(wěn)定單一的銳鈦礦相。
2.如權(quán)利要求1所述的溶液型納米Ti02/Zn0光催化劑，其特征在于改變TiO2和ZnO的 復(fù)合配比，得到不同降解能力的光催化劑。
3.—種權(quán)利要求1所述的溶液型納米TiO2光催化劑的制備方法，包括如下步驟1)溶膠反應(yīng)以10-20ml鈦酸正四丁酯作為TiO2的前驅(qū)物，用200_400ml無(wú)水乙醇作 為溶劑，并加入2-6滴的冰醋酸，在室溫下磁力攪拌15-30min，使溶液充分混合，得到A溶 液。同時(shí)，另取l-3ml的蒸餾水和100-300ml的無(wú)水乙醇，加入10-25%的Zn (NO3) 2 · 6H20， 磁力攪拌15-30min得到B溶液。然后將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽酸調(diào)節(jié) PH至3-5，攪拌15-30min后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的Ti02/Zn0溶膠。2)凝膠處理將溶膠放入真空干燥箱，在80°C下烘成干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠， 得到粉末。3)焙燒將粉末放入馬弗爐中，在400-600°C下進(jìn)行熱處理，得到納米級(jí)Ti02/Zn0粉末4)納米Ti02/Zn0水溶液配制將納米TiO2粉體進(jìn)行親水改性，然后配成10-30%的納 米Ti02/Zn0水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米級(jí)光催化劑的制備方法，具體地說(shuō)是涉及一種便于操作的農(nóng)藥殘留降解水溶液及其制備方法。本發(fā)明所述的制備工藝，首先以鈦酸正四丁酯作為TiO2的前驅(qū)物，用無(wú)水乙醇作為溶劑，并加入一定量的冰醋酸，在室溫下磁力攪拌一段時(shí)間，使溶液充分混合，得到A溶液。同時(shí)，另取一定量的蒸餾水和無(wú)水乙醇，加入不同劑量(摻雜量為質(zhì)量百分比)的摻雜鹽類，磁力攪拌一段時(shí)間得到B溶液。然后將得到的B溶液緩慢加入到A溶液中，加濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至合適值，攪拌一段時(shí)間后得穩(wěn)定、均勻、清澈透明的TiO2溶膠。再將溶膠放入真空干燥箱，在80℃下烘成干凝膠。用瑪瑙研缽研磨干凝膠，得到粉末。將粉末放入馬弗爐中，在不同的溫度下進(jìn)行熱處理，得到納米TiO2粉體。再將得到的納米TiO2粉體進(jìn)行親水改性，在一定的pH下，配成一定濃度的納米TiO2水溶液，最后灌裝成瓶后直接噴灑使用。本發(fā)明制得的納米光催化劑透光性好、光催化活性高，生產(chǎn)成本低、工藝路線簡(jiǎn)單，具有工業(yè)化應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01J21/06GK101822975SQ20091003766
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者劉志平, 尹荔松, 李昌明, 林立業(yè), 胡社軍, 范海陸, 閻愛國(guó) 申請(qǐng)人:五邑大學(xué)