[發(fā)明專利]一種固定化光催化劑PVDF-TiO2

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011366820.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112371181A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭艷梅;鄭夏蓉;李清彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/06
• 分類號(hào): B01J31/06;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;姜謐

本發(fā)明公開了一種固定化光催化劑PVDF?TiO₂@g?C₃N₄纖維墊的制備方法，通過(guò)一步原位合成法以及調(diào)控尿素與銳鈦礦二氧化鈦的質(zhì)量比制備有特殊核殼結(jié)構(gòu)的光催化劑TiO₂@g?C₃N₄，制備方法簡(jiǎn)單，能夠形成緊密均勻的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，有效抑制光生電子?空穴的復(fù)合，具有優(yōu)異的光催化活性；然后采用靜電紡絲技術(shù)，將TiO₂@g?C₃N₄催化劑固定于PVDF纖維墊上，制備方法簡(jiǎn)單，能夠有效調(diào)控纖維結(jié)構(gòu)，易于分離回收利用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固定化光催化劑PVDF-TiO₂@g-C₃N₄纖維墊的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

在中國(guó)，隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，抗生素的過(guò)量使用甚至濫用現(xiàn)象普遍存在。由于抗生素不能完全被集體吸收，60-90％的抗生素會(huì)被代謝出體外，最終以廢水的形式進(jìn)入環(huán)境，造成嚴(yán)重的抗生素污染。如果未對(duì)抗生素污染進(jìn)行治理，一方面會(huì)使細(xì)菌的耐藥性逐漸提高，另一方面抗生素的累積效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重危害人類健康和生態(tài)環(huán)境。因此，對(duì)廢水中的抗生素進(jìn)行治理尤為重要。

光催化技術(shù)作為一種環(huán)境友好型技術(shù)，是解決環(huán)境污染和能源短缺問題的有效途徑之一，因此光催化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于去除廢水中難降解污染物。二氧化鈦由于具有較高的催化活性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒和低成本等特性，仍被認(rèn)為是最重要的光催化劑之一。但是由于TiO₂是寬禁帶半導(dǎo)體，僅能利用紫外線部分，并且光生電子空穴的復(fù)合率較高，近年來(lái)對(duì)TiO₂進(jìn)行改性以及復(fù)合催化劑的制備成為熱點(diǎn)。g-C₃N₄具有良好的可見光響應(yīng)、成本低及容易制備，將其與TiO₂構(gòu)建異質(zhì)結(jié)，一方面可以拓展TiO₂在可見光區(qū)域的吸收，另一方面異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建可以有效抑制光生電子空穴的復(fù)合，從而提高光催化活性。目前雖然已經(jīng)對(duì)g-C₃N₄與TiO₂之間構(gòu)建異質(zhì)結(jié)進(jìn)行了大量研究，但是通常直接將g-C₃N₄與TiO₂簡(jiǎn)單混合后無(wú)序煅燒形成復(fù)合材料，制備方法復(fù)雜，并且不能有效調(diào)控異質(zhì)結(jié)使兩者之間形成緊密均勻的異質(zhì)結(jié)，光催化性能有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種固定化光催化劑PVDF-TiO₂@g-C₃N₄纖維墊的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述固定化光催化劑PVDF-TiO₂@g-C₃N₄纖維墊的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種固定化光催化劑PVDF-TiO₂@g-C₃N₄纖維墊的制備方法，包括如下步驟：

(1)將尿素溶于去離子水中，隨后加入銳鈦礦二氧化鈦，抽真空后攪拌得到均勻溶液，經(jīng)過(guò)離心和水洗后進(jìn)行真空干燥，接著研磨得到催化劑前驅(qū)體，然后在氮?dú)鈿夥障?，將該催化劑前?qū)體進(jìn)行煅燒，得到TiO₂@g-C₃N₄催化劑；上述尿素與銳鈦礦二氧化鈦的質(zhì)量比為8-12∶1；

(2)將上述TiO₂@g-C₃N₄催化劑、聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮溶于混合溶劑中，于55-65℃下恒溫?cái)嚢杈鶆蚝罄鋮s至室溫，接著經(jīng)超聲處理得到前驅(qū)體溶液；該混合溶劑由二甲基乙酰胺和丙酮等體積組成；