[發明專利]一種碳點摻雜二氧化鈦復合微管及其制備方法

有效

• 申請號: 201710285047.0
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107029693B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 紀立軍;張煜桁;繆士勇
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種碳點摻雜二氧化鈦復合微管及其制備方法，其步驟為：（1）將紡絲材料溶解于溶劑，再加入可溶性金屬鹽，進行靜電紡絲處理；（2）在水浴條件下，所述紡絲樣品浸泡在濃硫酸中，之后水洗、醇洗、烘干；（3）將紡絲樣品浸泡在鈦酸酯與乙醇的混合溶液中，再在乙醇與蒸餾水的混合溶液浸泡；（4）將所得樣品在氮氣保護下升溫至450~800℃，煅燒2~2.5小時，待溫度降至室溫即得到復合材料。本發明通過利用溶膠凝膠模板法將靜電紡絲法制得的纖維模板經浸泡鈦酸酯后灼燒得到二氧化鈦/碳微管材料，得到的二氧化鈦/碳微管復合材料不但比表面積大、光電性能好，而且化學活性高，有利于催化降解水體中的有毒污染物。

技術領域

本發明屬于凈化材料的制備技術領域，具體涉及一種碳點摻雜二氧化鈦復合微管及其制備方法。

背景技術

隨著科學技術的快速進步和人類社會的迅猛發展，人們的生活質量在不斷地提高，與此同時，環境遭到破壞和污染的問題也日益加劇。地球上的生態平衡系統正受到越來越嚴重的影響，人類社會的可持續發展也變得越來越迫切，治理環境污染已成為全世界普遍關注并急需解決的一大問題。在研究、開發具有生態環境保護功能的材料中，納米半導體光催化材料的發展成為人類治理和保護環境的一條行之有效的辦法。與其他一些治理環境污染的方法比如化學氧化法、高溫焚燒法、物理吸附法等相比，納米半導體光催化材料的化學性質穩定、無毒、廉價。除此以外，納米半導體光催化材料還具有效率高、耗能低、適用范圍廣等很多優勢。

在過去的幾十年里，二氧化鈦納米材料因其獨特的特性效應和優異性能而引起了人們極大的興趣。因為材料與外界物質的相互反應主要發生在表面上或界面處，所以這種納米尺寸所帶來的高比表面積是非常有利于以二氧化鈦為基材的器件。材料的性能很大程度上取決于二氧化鈦納米材料所具有的表面積結構，不同結構會使材料具有不同的屬性。研究人員付出巨大的努力一直致力于各種納米二氧化鈦的制備，包括納米顆粒，納米棒，納米線，納米纖維，納米片和納米管等等。近來，制備納米結構化的二氧化鈦材料因其在眾多領域特別是作為高效催化劑中廣泛應用而被視為具有巨大發展前途的研究方向。納米結構化二氧化鈦材料不僅具有其組成單元二氧化鈦納米粒子的特性效應，也具有一定有序的結構體系，能夠為光生載流子提供直接的電通路，確保快速的電子傳遞速率，減少光催化反應中發生的復合反應，因而提高了二氧化鈦納米材料的光催化活性和光電轉換效率。

發明內容

本發明的目的在于提出一種具有獨特微觀結構的碳點摻雜二氧化鈦復合微管及其制備方法，該復合材料能夠實現高效催化降解。

一種碳點摻雜二氧化鈦復合微管及其制備方法，包括如下步驟：

（1）在磁力攪拌下將紡絲材料溶解于溶劑，配成一定濃度的溶液，再加入一定量的可溶性金屬鹽制成紡絲液，進行靜電紡絲處理；

（2）在水浴條件下，將制得的紡絲樣品浸泡在濃硫酸中酸化處理，之后再經過水洗、醇洗，至洗液為中性，烘干；

（3）在干燥器中，將烘干的紡絲樣品浸泡在鈦酸酯與乙醇的混合溶液中，再在乙醇與蒸餾水的混合溶液浸泡；

（4）將步驟（3）得到的樣品在氮氣保護下升溫至450~800℃，優選500~600℃煅燒2~2.5小時，待溫度降至室溫即得到復合材料。

其中，步驟（1）中,紡絲材料采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚苯胺、聚丙烯腈、聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚已內酯、聚丁酸丁二醇酯、尼龍6、聚乳酸、甲殼素、絲素、纖維素、纖維蛋白原、明膠等其中的一種或幾種，其質量占紡絲液質量百分含量的5%~30%，；可溶性金屬鹽采用三氯化鎵、碳酸氫鈉、碳酸鈉、硫酸鈉、氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂、氯化鋅、芐基三乙基氯化鈉、異丙氧基鈦、硝酸銅、硝酸鐵、硝酸鋅等其中的一種或幾種，其質量占紡絲液質量百分含量的0.5%~5.0%。