[發明專利]一種聚吡咯修飾TiO2

在審

• 申請號: 202011118458.9
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112264092A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 劉賓虹;閆卿;李洲鵬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J31/38;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及光降解污水處理技術，旨在提供一種聚吡咯修飾TiO₂包覆LaB₆的光降解催化劑的制備方法。包括：將含納米單晶硼化鑭的前驅體溶膠噴霧至熱空氣中形成二氧化鈦包覆納米單晶硼化鑭前驅體，經灼燒得到銳鈦礦二氧化鈦包覆納米單晶硼化鑭材料；加入聚吡咯修飾的α?環糊精溶液中，攪拌均勻后以加熱干燥，得到聚吡咯修飾TiO₂包覆LaB₆的光降解催化劑。本發明極大降低了硼化鑭的生產成本，提升硼化鑭的單晶粒度一致性，有利于大規模生產的品質管理。產品不但吸收紫外和近紅外降解有機物，還能通過聚吡咯鏈長的調整，改變吸收光線的波長，提高光效率，提高了有機物降解速度。有助于促進有機物降解速度，提高有機物降解的程度，提升污水凈化效果。

技術領域

本發明是關于光降解污水處理技術領域，特別涉及一種聚吡咯修飾TiO₂包覆LaB₆的光降解催化劑及其制備方法。

背景技術

工業廢水、城市生活污水排放、有機農藥的使用等引起的水污染已經嚴重影響人們的健康和環境，如何解決環境污染問題成為當今社會的另一挑戰。化學處理往往會帶來二次污染問題，光催化降解有機物不但環保，而且處理量大、能耗低，是一種已有商業前景的污水處理技術。已有大量研究表明，利用TiO₂光催化，可以有效降解水源中的污染物以及空氣中的污染物。并且，通過TiO₂光催化，可以對多種有機物同時進行有效降解。

光催化是指半導體吸收光子，激發產生電子和空穴。電子具有還原性，能夠將水或者氧氣還原，空穴則具有很強的氧化性，能夠將水或者有機物氧化。從而實現制氫或降解有機物。光催化過程利用可持續的太陽能，將其轉化為化學能或者加速其它化學反應，半導體本身在催化過程中并未發生變化。

半導體可以通過吸收光子，使位于價帶(VB)中的電子激發至導帶(CB)形成自由電子，由于失去電子，VB中將留下空穴(h⁺)。在電場的作用下，生成的電子和空穴能夠遷移至TiO₂表面發生氧化還原反應。導帶中的自由電子具有較強的還原性，能夠將半導體催化劑表面吸附的O₂還原并與水結合生成OH^-或者將H₂O還原為H₂；價帶中的空穴則具有十分強的氧化性，能夠奪取有機物中的電子將其氧化分解為CO₂、H₂O等小分子，該過程稱為光催化降解有機物。對于水溶液中的反應，有機物的氧化過程通常是由高活性的羥基自由基(·OH)引發的，因此，有效的光催化性，應該滿足其價帶電位高于HO·/OH^-電位。反應通常在有氧條件下進行，用氧氣作為電子受體，來消耗光致電子，同時空穴也將有機物氧化分解為無毒害小分子。

TiO₂由于電子和空穴復合速率快，且禁帶寬度大，僅能吸收紫外光，因此其光催化效率較低，從而限制了其實際應用。目前針對TiO₂光催化劑有較多的改性研究，主要集中在以下幾個方面：貴金屬沉積、金屬離子摻雜、半導體復合、非金屬離子摻雜，染料敏化等。對于TiO₂改性的目的和作用主要是提高電子空穴分離效率、抑制復合速率，擴大光響應范圍，改變產物的選擇性等。傳統的金屬離子摻雜和非金屬離子摻雜往往提升電子空穴的產出率的同時，加快了電子空穴對的復合速度，但空穴分離效率往往不如貴金屬沉積和染料敏化。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種聚吡咯修飾TiO₂包覆LaB₆的光降解催化劑的制備方法。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種聚吡咯修飾TiO₂包覆LaB₆的光降解催化劑的制備方法，包括以下步驟：