[發(fā)明專利]一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011005102.4
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112642464B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余巖;張凱利;孫亞男;周樂樂;潘宮潔;陳藝文;胡金星;陳慧
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: B01J29/04
• 分類號: B01J29/04;B01J31/02;B01J21/06;B01J37/34;B01J37/08;B01J37/10;C02F1/30;C02F1/28;C01B37/00;C01B39/00;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 劉元慧

本發(fā)明公開了一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法，包括以下步驟：步驟A:TiO₂納米管光電極制備；步驟B：功能化介孔分子篩/TiO₂納米管復(fù)合光電極制備：B1）介孔分子篩的制備；B2）介孔分子篩的改性；B3）復(fù)合光電極制備。本發(fā)明通過對介孔分子篩的選擇和改性，基于介孔硅表面性質(zhì)易調(diào)、抗生素吸附能力強，不影響光吸收，制備出吸附?光電催化協(xié)同梯形，實現(xiàn)飲用水中低濃度抗生素徹底、高效、低能耗的去除。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米管光電極的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法。

背景技術(shù)

人類活動和工業(yè)進程加劇了地下水和地表水的污染，供水廠常規(guī)處理工藝(混凝/沉淀/過濾/消毒)在以微污染水源作為處理原水時，很難保證出水水質(zhì)達標。而隨水質(zhì)分析技術(shù)的改進，水源水和飲用水中測得的微量有機污染物質(zhì)的種類逐漸增多，此類物質(zhì)是以痕量濃度（ng/L或μg/L）廣泛存在于環(huán)境水體中的一類有機污染物的總稱，主要包括內(nèi)分泌干擾物、個人護理品及藥品和其他新興化合物等。抗生素及其代謝產(chǎn)物對水生生物有潛在毒理風(fēng)險，破壞水生食物鏈的能量傳遞，進而影響高營養(yǎng)級生物及水生態(tài)系統(tǒng)健康。另一項調(diào)查結(jié)果也顯示，兒童和孕婦尿樣中有多種抗生素檢出，其中部分已在臨床上禁用，而抗生素暴露與兒童肥胖、性早熟等相關(guān)。抗生素通過飲水或食用水產(chǎn)品等途徑進入人體和動物體內(nèi)后無法完全代謝，濫用抗生素將會導(dǎo)致腸道菌群失衡進而造成免疫力逐漸降低。而隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展人們對于飲用水水質(zhì)的要求顯著提高，《生活飲用水衛(wèi)生標準》中的水質(zhì)指標也在逐漸完善，因此，亟需建立有效的飲用水安全保障體系。

目前我國在民用飲水水質(zhì)安全保障方面主要采用的技術(shù)包括：活性炭吸附過濾技術(shù)、膜分離技術(shù)、軟化水技術(shù)等。活性炭的吸附作用可以有效去除水中氯、有機物、濁度、色度和嗅味等，但是對抗生素等低濃度有機物處理效率較低。膜分離技術(shù)分為微濾、超濾、納濾和反滲透等，可去除大部分水中對人體有害的物質(zhì)，但同時也去除了水中的礦物質(zhì)。然而醫(yī)學(xué)研究表明，孕婦和嬰兒不宜長期飲用純水。軟化水技術(shù)利用陽離子交換樹脂降低水的硬度，改善飲用水水質(zhì)和口感。現(xiàn)今，飲用水深度處理研究重點在于不僅可以去除水中對人體有害物質(zhì)，也可同時保留水中對人體健康有益的礦物質(zhì)。納米材料光催化氧化技術(shù)是一種新型的高效、節(jié)能、環(huán)保的高級氧化技術(shù)，因其反應(yīng)速度快，處理效率高，可實現(xiàn)污染物的徹底礦化而受到青睞，在光催化氧化技術(shù)中光電催化氧化技術(shù)不僅克服了粉末光催化過程中非均相光催化劑難以分離和循環(huán)利用的不足，并且還可借助外加電壓加速光生電子-空穴對的分離，是一種高效且具有前景的降解水中有機污染物的方法。光電催化處理水中微污染有機物時，傳統(tǒng)光電極較低的吸附能力導(dǎo)致了光電催化反應(yīng)的慢反應(yīng)動力學(xué)問題。因此，為克服現(xiàn)有光電催化材料難以兼具強吸附和光電催化性能的缺點，構(gòu)建集高吸附/光電催化雙功效于一體的新型光電催化材料是具有應(yīng)用潛力的研究方向之一。用于降解痕量有機污染物的光催化材料多數(shù)為吸附劑/光催化劑的復(fù)合材料，如氧化石墨烯/二氧化鈦復(fù)合材料等，在復(fù)合光催化劑中兩種不同的材料分別發(fā)揮了吸附和光催化降解功能，但缺點是易于導(dǎo)致吸附和光催化兩種功能產(chǎn)生相互抑制。因此，如何在不影響光吸收能力的前提下提高光電極的表面抗生素濃度成為光電催化降解飲用水中微量抗生素的關(guān)鍵。設(shè)計高吸附/光電催化活性材料用于飲用水中抗生素降解體系，十分有必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明設(shè)計的目的在于提供一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn)：

一種制備介孔硅修飾的三價鈦自摻雜二氧化鈦納米管光電極的方法，包括以下步驟：

步驟A:TiO₂納米管光電極制備：

A1）將Ti片放入由硝酸-氫氟酸-去離子水的混合洗液中對Ti片表面進行化學(xué)拋光；

A2）將拋光后的Ti片從混合洗液中取出，依次在丙酮、乙醇、去離子水中超聲清洗，在空氣中自然干燥；