[發明專利]一種花狀Fe摻雜TiO2

在審

• 申請號: 202110024772.9
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112844351A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 邵林
• 申請（專利權）人: 杭州神起科技有限公司
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J23/745;B01J27/24;B01J35/00;B01J35/02;B01J35/10;B01J37/00;B01J37/08;B01J37/10;B01J20/20;C02F1/28;C02F1/30;C02F101/30
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本發明涉及染料廢水治理技術領域，且公開了一種花狀Fe摻雜TiO₂負載多孔碳的復合材料，Fe摻雜可以產生雜質能級，使花狀Fe摻雜TiO₂在可見光向也具有良好的吸收，聚多巴胺作為碳源，以功能化助劑尿素作為氮源，碳酸氫鉀作為致孔劑，通過高溫炭化和制孔活化，得到花狀Fe摻雜TiO₂負載多孔碳，而尿素作為氮源得到氮摻雜碳材料，氮摻雜產生大量的活性含氮官能團，對亞甲基藍等染料污染物具有良好的路易斯酸堿作用和π?π鍵相互作用，起到良好的吸附作用，并且與多孔碳基體中的花狀Fe摻雜納米TiO₂充分接觸，更有利于被光輻射產生光生載流子和羥基自由基等活性成分所降解，從而起到吸附?光催化降解的雙功能。

技術領域

本發明涉及染料廢水治理技術領域，具體為一種花狀Fe摻雜TiO2負載多孔碳的復合材料的制法及應用。

背景技術

近年來隨著我國的染色，印花等印染行業的快速發展，在加工棉、麻、化學纖維等印染和毛織染整排出的有機染料廢水也越來越多，主要包括亞甲基藍、龍膽紫等，具有成分復雜、降解困難、污染嚴重等特點，目前對于有機染料廢水的處理方法主要有吸附法、化學法、生物法等。

吸附材料主要有聚丙烯酰胺、活性炭等，其中多孔碳材料具有豐富的孔孔道結構、吸附性能強、機械強度大、耐磨性能高、循環使用性能好，在吸附氣體、液體或膠態固體等方面具有廣泛的應用，但是傳統的多孔碳材料對亞甲基藍等有機污染物的吸附性能有限，很難完全除去污染物，光催化降解是一種高效水處理方法，而納米二氧化鈦是最常見的半導體光催化材料，無毒、無污染、光化學活性高，當光輻射在二氧化鈦表面時，可以產生大量的光生載流子，進一步生成羥基自由基等活性自由基，可以亞甲基藍等有機污染物氧化成無毒的小分子，起到高效的光催化降解過程，但是傳統的納米二氧化鈦只能在紫外光下具有光催化活性，對光能的利用率不高，限制了納米二氧化鈦的實際應用。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種花狀Fe摻雜TiO2負載多孔碳的復合材料的制法及應用，解決了單一的多孔碳材料或者納米二氧化鈦對亞甲基藍等染料廢水的處理能力不高的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種花狀Fe摻雜TiO₂負載多孔碳的復合材料，所述花狀Fe摻雜TiO₂負載多孔碳的復合材料的制法包括以下步驟：

(1)向燒瓶中加入蒸餾水溶劑，加入聚多巴胺納米粒子、硫酸氧鈦、氯化鐵和功能化助劑，超聲分散并攪拌均勻，將溶液倒入反應釜中，進行水熱反應，冷卻后將溶液真空干燥，得到尿素-聚多巴胺螯合Fe摻雜TiO₂復合納米材料。

(2)將尿素-聚多巴胺螯合Fe摻雜TiO₂復合納米材料置于氣氛管式爐中進行碳化處理，得到Fe摻雜納米TiO₂修飾碳復合材料。

(3)將Fe摻雜納米TiO₂修飾氮摻雜碳復合材料和致孔劑研磨均勻，置于氣氛管式爐中進行制孔處理，得到花狀Fe摻雜TiO₂負載多孔碳的復合材料。

優選的，所述步驟(1)中的功能化助劑為尿素。

優選的，所述步驟(1)中的水熱反應的溫度為160-180℃，反應3-6h。

優選的，所述聚多巴胺納米粒子、硫酸氧鈦、氯化鐵和尿素的質量比為120-300:100:2-4:6-15。

優選的，所述步驟(2)中的碳化在氮氣氣氛中進行，碳化溫度為550-600℃，碳化時間為1-2h。

優選的，所述步驟(3)中的致孔劑為碳酸氫鉀，與Fe摻雜納米TiO₂修飾氮摻雜碳復合材料的質量比為200-500:100。