[發明專利]一種復合光催化劑及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201810987718.2
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109078630B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 劉亞萍;鄭應福;張金柱;梁蒙蒙
• 申請（專利權）人: 山東圣泉新材料股份有限公司
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01D53/86;B01D53/44;C09D5/16;C09D7/61
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種復合光催化劑及其制備方法和用途，所述復合光催化劑包括溶劑以及分散在溶劑中的納米二氧化鈦、碳材料和納米纖維素，納米纖維素和納米二氧化鈦穿插在碳材料之間。所述制備方法包括：(1)將碳材料分散液與納米二氧化鈦分散液混合，得到混合液；(2)將混合液與納米纖維素溶液混合，得到所述復合光催化劑。所述復合光催化劑的光催化效果好，制備方法簡單，可廣泛應用于環境修復領域。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，涉及一種復合光催化劑及其制備方法和用途，尤其涉及一種二氧化鈦/碳材料/纖維素復合光催化劑及其制備方法和用途。

背景技術

近年來，隨著工業化的不斷推進，環境污染已成為人類社會面臨的亟待解決的重大問題。在眾多治理環境污染的材料中，TiO₂因其化學穩定性好、無毒、價格低廉、光催化活性高等優點已成為一種理想的光催化劑并受到人們的廣泛關注及研究。但是，TiO₂還存在著量子效率低、太陽能利用率低、粒子小且易團聚、分離回收困難等關鍵技術難題，極大地制約著它在工業上的廣泛應用。

石墨烯材料作為一種新型碳材料，具有獨特的二維平面結構、大的比表面積、優良的力學、熱學、光學和電學性能。將石墨烯與TiO₂復合，不僅可以加快電子的傳輸速率，抑制光生電子-空穴對的復合，而且還能夠發揮光敏化劑的作用，擴大光吸收范圍至可見光區域，從而大大提高TiO₂的光催化性能。

CN 102423702A公開了一種氧化石墨烯/二氧化鈦復合光催化材料及其制備方法，首先將GO配制成水溶液，將聚乙二醇、冰醋酸、鈦酸四丁酯加入到乙醇中配成混合液，然后將GO溶液加入到上述混合液中，室溫下攪拌形成氧化石墨烯/二氧化鈦混合溶液，最后經過干燥、煅燒等后處理過程獲得產品；CN 107497471A公開了一種光催化劑的制備方法及其還原含鉻廢水的應用，將鈦酸四丁酯與氧化石墨烯進行溶劑熱反應，然后清洗、干燥獲得復合材料。采用鈦酸四丁酯作為鈦源，其水解過程中產生的中間產物與GO作用后會降低GO與TiO₂的接觸機會；分散在GO片上的TiO₂粒子易于團聚，且沒有固定的形貌；實驗過程繁瑣，反應時間太長；干燥和煅燒等后處理步驟不易于大規模生產；催化劑粉末分離回收困難。

基于上述問題，尋找一種比表面積大且又能與TiO₂粒子牢固結合的高效負載材料迫在眉睫。

納米纖維素利用來源廣泛且可再生的生物質資源作為原材料，通過機械加工制備所得，具有無可比擬的資源優勢。

CN 103172897A公開了一種納米纖維負載納米二氧化鈦介孔材料的制備方法，采用大比表面積、高長徑比的生物質纖維素納米纖絲負載納米二氧化鈦微粒，通過溶膠凝膠反應，借助氫鍵將納米二氧化鈦接枝與納米纖維表面，獲得了力學性能好，負載效果好，比表面積大的介孔復合氣凝膠材料，但是其催化性能差；CN 106732813A公開了一種GO包覆中空TiO₂球負載納米纖維素的制備方法，首先通過溶劑熱反應制得中空TiO₂粉末，以脫脂棉為原料制得纖維素溶液，然后將中空TiO₂粉末和GO加入到纖維素溶液中混合，通過溶劑熱反應及離心、洗滌、干燥和煅燒等一系列后處理步驟獲得GO包覆中空TiO₂球負載納米纖維素。但是，溶劑熱反應易造成TiO₂粒子團聚，且包覆過程復雜，后處理步驟繁瑣，不易于工業化生產。

CN 105251453A公開了一種石墨烯/纖維素/二氧化鈦納米復合材料的制備方法及其應用，先利用改進Hummers法制得氧化石墨，經超聲得到氧化石墨烯，再將氧化石墨烯用硼氫化鈉還原為石墨烯；最后將纖維素、二氧化鈦、表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨和石墨烯混合均勻后制得石墨烯/纖維素/二氧化鈦復合材料。但是，該材料為粉末狀，且主要是用于吸附材料，并沒有用于光催化材料，其制備方法復雜，采用二氧化鈦粉末作為原料，分散性較差。

因此，本領域急需一種制備方法簡單，應用方便，催化效果好的光催化劑。