[發(fā)明專利]聚苯胺基光催化復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011552694.1
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112657551B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉虹;楊慧芝;左宇璐;王思甜;屈文佳;蹇建;周虎
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J35/10;B01J37/03;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 陳靜;劉依云

本發(fā)明涉及有機?無機雜化材料領(lǐng)域，公開了一種聚苯胺基光催化復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用，該方法包括：(1)在溶劑存在下，將聚苯胺與聚乙烯吡咯烷酮進行第一接觸，得到混合液I；(2)將混合液I與預(yù)處理后的平均粒徑為300～800nm的碳纖維粉和氧化鋅進行第二接觸，得到涂膜液，(3)將涂膜液涂布于基板上，并將涂布有涂膜液的基板與水進行第三接觸，得到復(fù)合膜；(4)將復(fù)合膜依次與硝酸銀溶液、鉬酸鈉溶液接觸，得到聚苯胺基光催化復(fù)合膜。由本發(fā)明的方法制備得到的聚苯胺基光催化復(fù)合膜具有良好的光催化效率，能夠?qū)崿F(xiàn)催化劑的高效分離和回收，有利于催化劑的循環(huán)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機-無機雜化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚苯胺基光催化復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，自然環(huán)境正逐漸受到嚴重的破壞，隨著有機污染物排放量的不斷增加，水污染和空氣污染日趨嚴重，極大地影響到人類的生活和健康，因此，國內(nèi)外研究者正在積極尋求一種合適的處理方法將有害物質(zhì)徹底分解。

近年來，碳納米管、石墨烯以及碳納米纖維等多孔碳質(zhì)類材料由于具有較大的比表面積和較好的吸附性能而備受研究者的關(guān)注，但是這些多孔碳質(zhì)材料都普遍存在對污染物的吸附飽和的問題。在重復(fù)使用這些多孔碳質(zhì)材料時必須進行復(fù)雜的再生處理，這些問題嚴重阻礙了這類材料的工業(yè)化應(yīng)用，而基于化學原理的光催化降解技術(shù)因具有處理效率高和耗能小等優(yōu)點，已經(jīng)引起廣大研究者的廣泛關(guān)注。

光催化的機理就是半導體在光的激發(fā)下，電子從價帶躍遷至導帶，在價帶上留下光生空穴，導帶上形成光生電子；所產(chǎn)生的光生載流子在擴散等作用下到達半導體的表面，與催化劑表面吸附的氧氣，水或污染物等作用。

光催化氧化可直接利用太陽光催化降解水或空氣中難以降解、且含量低的有機污染物，在環(huán)境凈化特別是污水處理中具有顯著的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的光催化復(fù)合膜存在的光催化效率低的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供一種聚苯胺基光催化復(fù)合膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)在溶劑存在下，將聚苯胺與聚乙烯吡咯烷酮進行第一接觸，得到混合液I，所述聚苯胺、所述聚乙烯吡咯烷酮與所述溶劑的用量重量比為1：0.1～1：2～15；

(2)將所述混合液I依次與預(yù)處理后的碳纖維和氧化鋅進行接觸，得到涂膜液，所述預(yù)處理后的碳纖維為平均粒徑為300～800nm的碳纖維粉，所述氧化鋅為平均粒徑為1～5μm的氧化鋅粉體，所述預(yù)處理后的碳纖維、所述氧化鋅與所述聚苯胺的用量重量比為(0.1～5)：(0.2～4)：1；

(3)將所述涂膜液涂布于基板上，得到涂布有涂膜液的基板，并在間隔0-3分鐘后，將所述涂布有涂膜液的基板進行固化處理以得到復(fù)合膜；

(4)將所述復(fù)合膜依次與硝酸銀溶液、鉬酸鈉溶液接觸，得到聚苯胺基光催化復(fù)合膜。

本發(fā)明的第二方面提供一種由前述方法制備得到的聚苯胺基光催化復(fù)合膜。

本發(fā)明的第三方面提供一種由前述方法制備得到的聚苯胺基光催化復(fù)合膜在降解有機污染中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明的方案具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明的聚苯胺基光催化復(fù)合膜采用導電高分子聚苯胺為復(fù)合膜基底，能夠在一定程度上抑制光催化復(fù)合膜上光生電子-空穴對的復(fù)合，提高復(fù)合膜的光催化效率；同時，以本發(fā)明所述的復(fù)合膜作為催化劑時，能夠?qū)崿F(xiàn)催化劑的高效分離和回收，有利于催化劑的循環(huán)使用。