降解有机污染物的高性能硅酸盐基催化材料的制备技术

(中南大学无机材料系，湖南长沙410083)

该项目是国家863项目和国家自然科学基金项目。

一、内容介绍

有毒难降解有机污染物毒性大，长期存在于自然界中，用现有的环境技术很难处理。光催化分解技术是目前最有效、最实用的方法。有机氯化合物、表面活性剂、农药、二恶英等污染物主要以TiO2为催化剂进行分解，即使浓度很低，这些污染物也能被TiO2催化剂有效降解为无毒物质。在日本，二氧化钛催化剂的市场产业在2005年已经达到2万亿日元。日本关于TiO2 _ 2催化的专利总数占全球此类专利的92%，产业化团队有3000个，其中以丰田、东陶、日立、东芝最为活跃。美国、德国和许多欧洲国家都有使用光催化涂料和光催化薄膜的玻璃和照明设施。光催化技术的发展处于“纳米技术”和“环境保护”的交叉领域，日本经济产业省将光催化技术列为科技立国的支柱产业之一。中国也在发展这方面的研究。

本项目采用层状硅酸盐矿物的层状结构，其夹层由Si-O四面体和Al-O八面体组成，具有与介孔材料相似的结构单元。通过水热晶化合成和结构重排，制备硅和铝的介孔材料。硅铝骨架结构的形成，改善了介孔材料的整体结构，显著提高了材料的热稳定性。在此基础上，探索了通过化学方法将TiO2与介孔硅铝材料组装制备高性能硅酸盐基催化材料。借助介孔材料的纳米孔道，可以获得单分散的TiO _ 2材料，为提高TiO _ 2催化材料的催化活性和稳定性提供了新思路。

二、推广应用

制备了性能稳定、大孔径(> 3 nm)、大比表面积(> 1000 m2/g)的硅铝介孔材料。首先，合成高性能纳米TiO 2催化剂，通过化学组装制备TiO 2和介孔复合粒子。提出了基于量子化学能带计算的催化剂结构设计技术，筛选出适用于典型有机污染物分解的高效催化剂，具有广阔的应用前景。

三。识别、奖励和专利

该项目已申请了6项国家发明专利。