[發明專利]一種動物毛發類光催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201710626815.4
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107362833B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 胡智文;蒙均晶;萬軍民;王秉;彭志勤
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J35/10;C02F1/32;C02F101/30
• 代理公司: 嘉興永航專利代理事務所(普通合伙) 33265
• 代理人: 江程鵬

本發明涉及廢水處理催化材料領域，公開了一種動物毛發類光催化劑的制備方法，首先將動物毛發煅燒為氮、硫摻雜的多孔碳，通過水熱合成法將二氧化鈦納米管負載到多孔碳上，再通過冷凝回流，得到卟啉敏化的二氧化鈦納米管多孔碳材料。所述光催化劑不僅降低了二氧化鈦的禁帶寬度，增強了電子的轉移效率，提高了催化劑的可見光響應范圍，改性后的二氧化鈦光催化劑對波長≥460nm的可見光均有響應；本發明將廢棄的動物毛發回收利用，實現了資源的高效利用，符合綠色的生態理念。經化學改性的動物毛發光催化劑的制備方法工藝簡單、成本低，適用于工業化生產。

技術領域

本發明涉及廢水處理催化材料領域，尤其涉及一種動物毛發類光催化劑的制備方法。

背景技術

水污染一直是人們關注最多的環境問題，廢水的品種和排放量在逐年遞增，而印染廢水已成為水系環境的重點污染源之一。目前，染料廢水的處理方法主要是物理法、化學法、生物法以及光催化技術，其中，光催化技術是目前科研和工業領域比較青睞的一種方法，原理是利用強氧化劑與有機化合物發生物理或者化學反應，在紫外或可見光下將染料分子降解廢水中的有機污染化合物為二氧化碳和水。

半導體光催化降解技術是一種最有可能利用自然界太陽光實現清潔去污的環境友好的技術，目前己成為人們關注較多的廢水處理方法。在眾多光催化用半導體材料中二氧化鈦光催化劑具有低廉、無污染、抗光腐蝕等優點被譽為環境友好的污染處理材料，其環保和節能的應用前景受到廣泛的關注。盡管在紫外光條件的照射下眾多有機污染物可以被TiO₂有效的降解為CO₂和H₂O，但是在可見光的照射下其利用效率非常低，而太陽光中紫外光只有3%左右，影響了TiO₂的光催化降解效果。

因此如何進一步提高TiO₂對普通可見光的利用率以提高其光催化降解效果是目前亟需解決的難題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種動物毛發類光催化劑的制備方法。本發明方法首先將動物毛發煅燒為氮摻雜的多孔炭，通過水熱合成法將二氧化鈦納米管負載到多孔碳上，再通過冷凝回流，得到卟啉敏化的二氧化鈦納米管多孔碳材料。上述改性大大提高了二氧化鈦的光響應范圍，并起到了降解有機物污染物的目的。

本發明的具體技術方案為：一種動物毛發類光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將收集的動物毛發剪成段，超聲清洗后將其干燥。

步驟2：將干燥后的動物毛發放入馬弗爐中煅燒，冷卻后得到含氮、硫摻雜的多孔碳材料。

煅燒的目的是將含有大量的角蛋白的動物毛發碳化為氮硫摻雜的多孔碳材料。煅燒后的碳材料不僅擁有大量的孔徑、比表面積大、對污水中重金屬具有很好的吸附作用的優點，其豐富的氮元素和硫元素還能明顯的提高光催化效果。

雖然目前已經有多種碳材料被合成制備并應用于光催化領域，包括有介孔炭、石墨烯、碳納米管等。但本發明以可再生的生物質為原料制備的高性能的光催化材料，不僅可以實現生物質的高附加值利用，而且有效的降低光催化劑的成本。此外，本發明通過選擇合適的生物質為原料，在碳材料中引入氮、硫等元素的官能團，可以很好的提高材料的電導率及其電化學性能，使其成為良好的電子受體，在一定程度上彌補了二氧化鈦的電子-空穴對易復合的缺陷。

步驟3：將步驟2中得到的產物放于(NH4)2S2O8溶液中超聲，過濾，用去離子水清洗后浸泡在95-105g/L的NaOH溶液中4-6min，用去離子水洗掉表面未反應的(NH₄)₂S₂O₈。