[發明專利]導電聚合物聚吡咯改性TiO2的制備方法及其應用

無效

• 申請號: 201210469119.4
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102962103A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 閆永勝;劉小林;霍鵬偉;高旬;吳迪;逯子揚
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J35/10;C02F1/30;C02F101/34
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

?本發明屬環境材料制備技術領域，涉及一種利用溶膠-凝膠的方法制備導電聚合物聚吡咯改性TiO₂復合催化劑的方法。

背景技術

水楊酸，又稱鄰羥基苯甲酸，是一種典型的有機污染物。水楊酸易升華并能隨水蒸氣揮發，具有酚及羧酸的化學性質，若生產水楊酸系列產品所排放的廢水中揮發酚超標，該類污染物將危及人類的正常生活。水楊酸衍生物很多，諸如：?水楊酸鈉、水楊酰胺、乙酰水楊酰胺等，醫學上的常用的解熱止痛藥“阿司匹林”也是其中之一，水楊酸是生產阿司匹林等藥物的中間體，也是阿司匹林的降解產物。為確保排放廢水達到國家排放標準，如何能有效的降解掉廢水中的水楊酸及其衍生物成為了亟待解決的問題。目前，光催化技術已廣泛應用研究于環境中的廢水處理的技術。

光催化氧化技術是一種環境友好型催化技術，具有能耗低、操作簡單、降解徹底、不產生二次污染的優點，因此具有很好的應用和推廣價值。并且由于TiO₂具有強烈的氧化能力、廉價、無毒和高催化活性，在光催化應用中是一種很有前途的半導體材料。因此研究TiO₂光催化劑具有很重要的意義。然而TiO₂具有較高的能帶間隙，只能利用太陽光中的紫外光部分，導致光催化效率比較低。而對二氧化鈦的改性都在很大程度上提高了其催化活性，解決了僅局限于紫外光區的光降解活性，使其在可見光（太陽光）下能夠有效的處理生活中的廢水、廢氣等污染物。

導電聚合物具有不同的結構，特殊的摻雜機制及光學性能。通過導電聚合物修飾TiO₂，修飾后的TiO₂在可見光下的光催化活性有所增強，這是由于導電聚合物對可見光的吸收以及可作光生電荷分離的有效載體，可以有效地提高光生電子的分離效率和擴展對可見光的響應范圍，抑制光生載流子的復合,提高光催化反應的量子產率,對降解有機污染物的效率有明顯的提高，從而提高催化劑的光催化活性。

發明內容

導電聚合物聚吡咯改性TiO₂復合光催化劑的制備方法，其優點是合成的PPy-TiO₂優點在于合成的PPy-TiO₂由于是表明鱗狀的中空的管狀結構，因此具有非常大的比表面積和孔徑，能快速實現光生電子與空穴的有效分離，從而有效的利用光源降解水楊酸類廢水的目的。

本發明所述的PPy-TiO₂復合光催化劑的制備過程包括如下步驟：

步驟A：配置PH=1～3的鹽酸溶液80?mL，

步驟B：稱取1.73g?TiOSO₄加入到80?mL?PH=1～3的鹽酸中，并將其放到5～25℃的水浴鍋中動力攪拌直至溶液澄清；

步驟C：向上述溶液里逐滴加入3.5?mL吡咯，然后再向混合溶液中緩慢加入3.9?mL雙氧水（質量濃度為30%），在恒定溫度下繼續動力攪拌6h；

步驟D：反應結束后，沉淀用去離子水和無水乙醇反復洗滌多次直至溶液為中性；

步驟E：最后將樣品置于60℃真空干燥箱中烘干12h。

光催化活性評價:量取100?mL不同濃度的水楊酸溶液加入到光反應反應器中，然后分別稱取0.1g不同的光催化樣品迅速加入到水楊酸溶液中。暗吸附反應結束后，在25℃恒溫，?500W?的氙燈，2.0?L/min通氣量的條件下進行光催化實驗，每隔20分鐘進行取樣，反應100?min。光降解率的計算公式如下：

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DR表示降解率，C₀(mg/L)表示水楊酸初始濃度，C(mg/L)表示反應時間t時的濃度。

有益效果：

導電聚合物修飾TiO2，修飾后的TiO2對可見光的吸收以及可作光生電荷分離的有效載體，可以有效地提高光生電子的分離效率和擴展對可見光的響應范圍；有助于提高催化劑的光能利用率和回收率；具有較好的處理水楊酸類廢水的優點。其優點在于合成的PPy-TiO₂由于是表明鱗狀的中空的管狀結構，因此具有非常大的比表面積和孔徑，能快速實現光生電子與空穴的有效分離。并且能避免因催化劑堵塞而失活或者降低其催化活性。

附圖說明

圖1?是PPy-TiO₂的掃描電鏡圖示（SEM）；