[發(fā)明專利]氮摻雜碳材料包覆的納米二氧化鈦材料及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811098479.1
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109453799B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 張寶華;王醇平;劉迪;謝磊;計廣和
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學;上海拓徑新材料科技股份有限公司
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01D53/86;B01D53/72;D06M11/46;D06M11/74
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發(fā)明涉及一種氮摻雜碳材料包覆的納米二氧化鈦材料及其應用。該納米二氧化鈦材料是：在納米二氧化碳表面包覆有氮摻雜碳材料，所述的納米二氧化碳與氮摻雜碳材料的質(zhì)量比為：1:1～1:3；所述的納米二氧化鈦的粒徑為20～80nm，所述的氮摻雜碳材料是：由吡咯、吡啶、石墨、無定形碳等化學結(jié)構(gòu)組成。本發(fā)明的氮摻雜碳材料本身具有較高的氧還原催化活性，通過氮摻雜碳材料對納米TiO₂進行原位包覆改性，不僅能夠提高納米TiO₂的分散性和光催化穩(wěn)定性，而且提高其吸附性，從而提高其催化性能與效率。在此基礎上，將氮摻雜碳包覆的納米TiO₂分散在水中，對紡織品進行浸漬，得到空氣自清潔紡織品，具有技術(shù)優(yōu)勢和創(chuàng)新性。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種氮摻雜碳材料包覆的納米二氧化鈦材料及其應用。

背景技術(shù)

空氣中的污染物主要是揮發(fā)性有機化合物，包括汽車尾氣、工業(yè)排放的有害氣體、室內(nèi)家具釋放出的醛類有害氣體、吸煙時產(chǎn)生的刺激性氣體等。將納米TiO₂整理到室內(nèi)紡織品上，如地毯、窗簾和墊子等，或者整理到汽車內(nèi)裝飾材料上，可利用光催化特性降解室內(nèi)空氣環(huán)境中的有害物質(zhì)，這對于改善人們的居住生活環(huán)境，提高人們的健康水平具有十分重要的意義。因此，空氣凈化紡織品的研究與應用具有顯著的經(jīng)濟價值和社會價值。

納米TiO₂具有優(yōu)異的光催化特性，但是納米TiO₂粉體在應用過程中存在分散性差及催化性能下降的問題，目前納米TiO₂的改性方法有通過化學或物理的方法提高其分散性，以及與納米SiO₂摻雜改性等方法，對于納米TiO₂的分散性及應用性能有顯著改善，但工藝復雜，實際應用難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種氮摻雜碳材料包覆的納米二氧化鈦材料。

本發(fā)明的目的之二在于提供氮摻雜碳材料包覆的納米二氧化鈦材料的制備方法。

本發(fā)明的目的之三在于提供該氮摻雜碳材料包覆的納米二氧化鈦材料作為光催化劑在降解有機化合物中的應用。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種氮摻雜碳材料包覆的納米二氧化鈦材料，其特征在于該納米二氧化鈦材料是：在納米二氧化碳表面包覆有氮摻雜碳材料，所述的納米二氧化碳與氮摻雜碳材料的質(zhì)量比為：1:1～1:3；所述的納米二氧化鈦的粒徑為20～80nm，所述的氮摻雜碳材料是：由吡咯、吡啶、石墨、無定形碳等化學結(jié)構(gòu)組成。

一種制備上述的氮摻雜碳材料包覆的納米二氧化鈦材料的方法，其特征在于該方法的具體步驟為：

a.將同時含有氮元素和氧元素的有機化合物溶于去離子水或1mol/L的HCL溶液中，形成3～10wt％的水溶液；然后在水溶液中按照納米TiO₂與同時含有氮元素和氧元素的有機化合物質(zhì)量比1:1～1:3的比例，加入納米TiO₂，攪拌使之混合均勻；然后將所得混合物在120～150℃的烘箱中干燥8～10h，將水分去除；

b.將步驟a得到的混合物，在惰性氣氛下，在700～1000℃條件下熱處理8～12小時，得到黑色粉末，即氮摻雜碳材料包覆的改性納米TiO₂。

上述的同時含有氮元素和氧元素的有機化合物為：殼聚糖、明膠、酚醛胺、三羥甲基氨基丙烷或三羥甲基三聚氰胺。

一種上述的氮摻雜碳材料包覆的納米二氧化鈦材料作為光催化的應用。

一種上述的氮摻雜碳材料包覆的納米二氧化鈦材料作為光催化在降解有機化合物的應用。