[發明專利]一種能光降解染料微流控制備載銅納米二氧化鈦殼聚糖復合微球的方法

有效

• 申請號: 201810711543.2
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN108855233B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 張雨凡;林紅;陳宇岳;付凡;左琴平;張德鎖
• 申請（專利權）人: 南通紡織絲綢產業技術研究院;蘇州大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J35/00;B01J35/08;B01J35/10;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發明公開了一種能光降解染料微流控制備載銅納米二氧化鈦殼聚糖復合微球的方法，將鈦酸四丁酯溶液加入到酸性溶液中，混合后形成納米二氧化鈦凝膠，使用有機溶劑將納米二氧化鈦凝膠與端氨基超支化聚合物混合得到混合液，然后向混合液內加入銅離子溶液，經干燥后得載銅納米二氧化鈦粉末，載銅納米二氧化鈦粉末和殼聚糖加入到酸性溶液中混合得到分散相，將失水山梨醇脂肪酸酯與烴類混合物混合得到連續相，分散相與連續相通過微流控的方式混合，干燥得到載銅納米二氧化鈦殼聚糖復合微球。本發明中微流控制備復合微球對材料的利用率高，微球自身的催化表面積大、催化活性高，能有效降低染料濃度，減少染料廢水中的有毒成分，保護環境和水資源。

技術領域

本發明涉及一種光催化降解材料的制備方法，具體涉及一種能光降解染料微流控制備載銅納米二氧化鈦殼聚糖復合微球的方法。

背景技術

社會的不斷發展，推動著化學工業的發展，但在發展過程中工業廢水也在不斷地增加。染料廢水是主要的有害工業廢水之一，主要來源于染料及染料中間體生產行業，由各種產品和中間體結晶的母液、生產過程中流失的物料及沖 刷地面的污水等組成。隨著染料工業的不斷壯大，其生產廢水已成為主要的水體污染源。在染料生產過程中如磺化、硝化、重氮化、還原、氧化以及酸（鹽）析等工序中都有大量的污染物產生。據估計，在染料生產中有90%的無機原料和10%-30%的有機原料轉移到水中，污染物濃度高，廢水成分復雜，含有大量的有機物和鹽份，具CODCr高，色澤深，酸堿性強等特點，一直是廢水處理中的難題，已成為環境重點污染源之一。

染料廢水排放到環境水體中，導致對自然水體的污染。其主要危害如下：

（1）染料的色度廢水中的染料能吸收光線，降低水體的透明度，大量消耗水中的氧，造成水體缺氧，影響水生生物和微生物生長，破壞水體自凈，同時易造成視覺上的污染。

（2）染料是有機芳香族化合物苯環上的氫被鹵素、硝基、胺基取代以后生成的芳香族鹵化物、芳香族硝基化合物、芳香族胺類化學物、聯苯等多苯環取代化合物，生物毒性都較大，有的還是“三致”物質。

（3）染料中存在的重金屬廢水中的鉻、鉛、汞、砷、鋅等重金屬鹽類無法生物降解，他們在自然環境中能長期存在，并且會通過食物鏈不斷傳遞，在人體內積累。在日本就曾發生過重金屬汞和福污染而造成的“水俁病”等公害事件。

（4）廢水中有機物含量高，成分復雜，有害物質含量高。一般的酸、堿、鹽等物質和肥皂等洗滌劑雖然相對無害，但他們對環境仍有一定影響。近年來，許多含氮、磷的化合物大量用于洗凈劑，尿素也常用于印染各道工序，使廢水中總磷、總氮含量增高，排放后使水體富營養化。如果染料廢水不加處理直接排放，將會對日益緊張的飲用水源造成極大的威脅。

納米二氧化鈦作為重要的無機過渡金屬氧化物材料，具有高的催化活性、良好的耐氣候性、優異的抗紫外線能力。但純納米二氧化鈦半導體材料作為催化劑也存在一些不足：首先是自身的禁帶寬度較寬（Eg=3.2ev），僅能吸收波長小于387nm的紫外光，而對太陽光中占大多數的可見光不產生作用；其次是電子-空穴的復合幾率大，有效的光子存活時間短、數量少，使得納米二氧化鈦并不能充分發揮其催化性。

為了提高納米二氧化鈦在光催化領域的應用，大量報道顯示，對納米二氧化鈦進行摻雜以降低其禁帶寬度或提高對可見光的吸收是一種有效方法。摻雜方法涉及金屬和非金屬摻雜、離子摻雜、半導體復合和表面修飾等，其中貴金屬摻雜效果最好，摻雜途徑包括紫外光還原法、化學還原法和電化學沉積法等。當修飾后的納米二氧化鈦受光激發后，價帶中產生的電子流向費米能較低的金屬，使得光生電子和空穴的分離，提高了量子效率，進而提高納米二氧化鈦的光催化性能。常用金屬摻雜有Pt、Ag、Pd以及各種稀有金屬、金屬離子和金屬氧化物，但金屬摻雜對可見光的利用率仍較低。非金屬摻雜主要以N摻雜為主，但是N摻雜的也容易引起電子和空穴的復合，降低光催化效率。因此，利用金屬和非金屬共同摻雜二氧化鈦納米線能夠協同作用，在有效拓展可見光區域的同時，提高光催化效率，制備能夠廣泛應用的光催化材料。