目前,國內(nèi)外研究較多的納米二氧化鈦(CY-TA18)催化劑載體有:納米二氧化硅,納米三氧化二鋁、玻璃纖維網(wǎng)(布)、空心陶瓷球、海砂、層狀石墨、空心玻璃珠、石英玻璃管(片)、普通(導(dǎo)電)玻璃片、有機(jī)玻璃、光導(dǎo)纖維、天然粘土、泡沫塑料、樹脂、木屑、膨脹珍珠巖、活性炭等。
天然礦物類物質(zhì)本身具有一定的吸附性和催化活性,且耐高溫,耐酸堿,常被用作催化劑的載體。目前已被用作二氧化鈦載體的有硅藻土、高嶺土、天然浮石和膨脹珍珠巖等。劉勛等研究了幾種不同天然礦物(硅藻土、蛭石、高嶺土、膨潤土、硅灰石和海泡石)與納米二氧化鈦(CY-TA18)的復(fù)合。結(jié)果表明,在6種天然礦物所制得的復(fù)合材料中,以海泡石光催化降解效率最高,作用6h后,對(duì)甲基橙光降解率達(dá)到98%。其次是硅藻土和硅灰石,分別達(dá)到87%和85% 。且光催化降解效率與天然礦物吸附能力呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。陳愛平等以輕質(zhì)絕熱保溫建筑材料膨脹珍珠巖作載體,制得了能長時(shí)間漂浮于水面的納米二氧化鈦(CY05)負(fù)載型光催化劑,用于水面浮油的太陽光光催化降解。周波等采用天然浮石為載體負(fù)載納米二氧化鈦?zhàn)鞴獯呋瘎酶邏汗療魹楣庠磳?duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的光催化降解進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,濃度為1.2×10-4 mol·L-1的農(nóng)藥光照2h左右可完全被光催化氧化為PO4。
這類載體為多孔性物質(zhì),比表面積較大,是使用最為廣泛的一類載體。用作負(fù)載納米二氧化鈦(CY-TA18)的吸附劑類載體主要有活性炭、硅膠、多孔分子篩等。吸附劑類載體可以獲得較大的負(fù)載量,可以將有機(jī)物吸附到納米二氧化鈦粒子周圍,增加界面濃度,從而加快反應(yīng)速度。崔鵬等將活性炭負(fù)載到納米二氧化鈦膜作為光催化劑對(duì)甲基橙水溶液進(jìn)行了光催化降解試驗(yàn)。結(jié)果表明,與商品化的納米二氧化鈦微粉光催化劑的降解性能相比,其降解速率較高,由于納米二氧化鈦/C光催化劑中活性炭良好的吸附性能,使得光催化反應(yīng)體系內(nèi)產(chǎn)生了吸附-反應(yīng)-分離的一體化行為,提高了光催化速率。國外的V.M.GuNk等研究表明,在不同負(fù)載量下,納米二氧化鈦在硅膠表面均沒有形成連續(xù)涂層;納米二氧化鈦和SiO2之間的作用力包括氫鍵、靜電力和少量的Si-O-Ti鍵,SiO2抑制了納米二氧化鈦從銳鈦型向金紅石型的相變。國內(nèi)的鄭光濤等采用溶膠-凝膠法將改性后的高效納米二氧化鈦光催化劑負(fù)載于球形硅膠上,得到了具有混晶結(jié)構(gòu)、大比表面積、高活性的納米納米二氧化鈦光催化劑。負(fù)載后的催化劑在紫外區(qū)具有強(qiáng)的吸收,比表面積達(dá)到379.8m·g-1。鄭珊等合成了納米二氧化鈦呈單層分散或雙層分散狀2態(tài)的多孔分子篩MCM-41。結(jié)果表明,負(fù)載后,MCM-41孔道表面的SiO2以化學(xué)鍵相連生成Si-O-Ti鍵。
玻璃價(jià)廉易得,具有良好的透光性,便于設(shè)計(jì)成各種形狀,引起了研究者的重視。用于納米二氧化鈦光催化劑的載體有玻璃片、玻璃纖維網(wǎng)(布)、空 心玻璃珠、玻璃螺旋管、玻璃筒、石英玻璃管(片)、普通(導(dǎo)電)玻璃片、有機(jī)玻璃等。張新英等以空心玻璃微球?yàn)檩d體,用溶膠-凝膠法制備負(fù)載型復(fù)合光催化劑,所得催化劑可以漂浮在水面上,便于回收和重新利用。
陶瓷也是一種多孔性物質(zhì),對(duì)納米二氧化鈦(CY-TA18)顆粒具有良好的附著性,耐酸堿性和耐高溫性較好,也可用作催化劑載體。若在日常使用的陶瓷上負(fù)載納米二氧化鈦,可以制成具有良好自潔功能的陶瓷,起到凈化環(huán)境的作用。賀飛等采用溶膠-凝膠法,在自制的陶瓷釉體表面制得粒徑大小為40~100nm的納米二氧化鈦晶粒。它緊密結(jié)合,形成透明均一無“彩虹效應(yīng)”的納米二氧化鈦光催化薄膜型自潔功能陶瓷,具有超級(jí)親水性和去污功能。
由于納米二氧化鈦在陽光下能光催化氧化降解有機(jī)物,所以一般不用有機(jī)材料做載體。而某些高分子聚合物,如飽和的碳鏈聚合物或氟聚合物,有較強(qiáng)的抗氧化能力,所以也可以用于負(fù)載型納米二氧化鈦的研究。但由于·OH-,·O2-的強(qiáng)氧化性,這些高分子聚合物載體只能在短期內(nèi)使用.
在載體選擇時(shí),必須對(duì)效率、催化活性、催化劑負(fù)載的牢固性、使用壽命、價(jià)格等作綜合考慮。