[發明專利]一種基于納米二氧化鈦和環化聚丙烯腈的復合光催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201610250810.1
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105772104B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 朱黎
• 申請（專利權）人: 江蘇朗逸環?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J35/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯瀟瀟

本發明涉及一種基于納米二氧化鈦和環化聚丙烯腈的復合光催化劑，所述復合光催化劑具有核殼結構，核為二氧化鈦，殼為環化聚丙烯腈；所述二氧化鈦為核殼結構二氧化鈦，所述核殼結構二氧化鈦包括外殼和內核，所述外殼和內核之間具有空腔，所述外殼由納米薄片自組裝而成。本復合光催化劑集核殼結構二氧化鈦與環化聚丙烯腈的特性于一身，進而表現出更優的光催化等性能，其在可見光照射120min對模型污染物羅丹明B的降解率可達97％。

技術領域

本發明涉及一種復合光催化劑，尤其涉及一種基于納米二氧化鈦和環化聚丙烯腈的復合光催化劑；本發明還涉及一種復合光催化劑的制備方法。

背景技術

光催化技術在環境保護領域具有廣闊的應用前景。近年來，科研工作者發展出系列高效可見光光催化材料，大大提高了對太陽光能的利用效率，降低由于必須采用紫外照射帶來的成本增加和運行風險，有利于光催化技術進入實際應用。然而，現有的高效可見光光催化材料在失去外界光源的能量供應之后將不能產生電子－空穴對，從而無法生成活性基團，其反應活性迅速喪失，無法繼續對環境中的污染物進行處理。因此，現有的高效可見光光催化材料無法僅利用太陽能來持續處理環境中的污染物，必須在太陽光能之外配置輔助光源才能在黑夜中持續具有反應活性。這就會帶來兩方面的問題。一方面，輔助光源系統必然增加成本與能耗。另一方面，很多環境污染的處理并不適宜無間斷光照條件。

針對此問題，中國科學院在高效可見光光催化材料研究的基礎上提出通過一種光催化“記憶”效應儲存其在光照條件下產生的高能光生電子，在光照關閉后通過釋放這些儲存電子產生活性基團，從而使其能在無光條件下較長時間保持活性。這將能夠充分利用太陽光能與一般照明光源全天候地對環境中的污染物進行無間斷的處理，大大增強光催化技術對環境污染的處理效果，降低處理成本和能耗，使光催化技術在更廣泛的環境保護領域獲得新的應用，具有重要的意義。在此思路指導下，他們發展出第一代具有“記憶”效應的光催化材料體系——貴金屬氧化鈀納米顆粒修飾氮摻雜二氧化鈦(Advanced Materials,2008,20,3717；ournal of Materials Chemistry,2010,20,1068)，通過光照關閉后釋放氧化鈀納米顆粒上存儲的光生電子產生超氧與羥基活性基團，成功實現了在黑暗中對多種環境污染物的持續有效去除。

目前研究最多的半導體光催化劑是TiO₂，但是其帶隙較大(3.2eV)，只有在紫外光下才有響應，不能充分利用太陽能，很大程度上限制了其實際應用。因此研究具有可見光響應性能的光催化劑具有重要意義。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種基于納米二氧化鈦和環化聚丙烯腈的復合光催化劑，其具有較優的光催化性能。

本發明的目的之二是提供一種基于納米二氧化鈦和環化聚丙烯腈的復合光催化劑的制備方法，其簡單易行、價格低廉且重復性好。

本發明所述的基于納米二氧化鈦和環化聚丙烯腈的復合光催化劑，所述復合光催化劑具有核殼結構，核為二氧化鈦，殼為環化聚丙烯腈；所述二氧化鈦為核殼結構二氧化鈦，所述核殼結構二氧化鈦包括外殼和內核，所述外殼和內核之間具有空腔，所述外殼由納米薄片自組裝而成。

優選的，所述核殼結構二氧化鈦的直徑為1100～1400nm，優選1120～1360nm，進一步優選為1200～1350nm，更進一步優選為1250～1300nm；其內核的寬度為350～450nm，優選為380～420nm，進一步優選為390～410nm；外殼的厚度為220～260nm，優選為230～250nm，進一步優選為235～245nm，更進一步優選為230～245nm。

優選的，所述納米薄片的厚度為3～4.5nm，晶型為銳鈦礦相。

本發明所述復合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備核殼結構二氧化鈦；

(2)制備環化聚丙烯腈；