[發明專利]一種碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110463666.0
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113171795B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 唐旺旺;段夢標;蔣龍波;邵彬彬;馮程洋;羅琨月;張景景;胡童
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J27/22;C07D471/06;C02F1/30;C02F101/38;C02F101/34;C02F101/36
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

本發明公開了一種碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料及其制備方法和應用，該材料是以碳化鈦納米片為載體，其上自組裝有苝酰亞胺超分子材料。制備方法包括：將苝酰亞胺、水、三乙醇胺制成苝酰亞胺分散液，加入碳化鈦納米片，超聲分散，滴加入酸溶液進行自組裝反應，得到上述材料。本發明碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料具有催化活性好、穩定性好、環境友好等優點，是一種性能優異的新型催化劑，能夠用于處理有機污染物廢水，并能夠實現對廢水中有機污染物的有效去除，使用價值高，應用前景好，同時，本發明制備方法具有操作簡單、成本低廉等優點，適合于大規模制備，有利于工業化應用。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，涉及一種碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著人類社會的不斷進步發展，抗生素大量地被應用于臨床治療、農業及畜牧業，抗生素類藥物的濫用現象已經成為全球性的問題。其中，大部分的四環素會以其原始形態進入到水環境中去，使得由濫用四環素類抗生素導致的一系列環境污染問題不斷加劇。此外，由于染料工業的發展，大量的印染廢水被排放到水體中，影響水生生物的生長，嚴重的也會影響到人類的健康。目前，水中的有機污染物主要是通過下面三種方法去除的：吸附法、生物法和高級氧化法。吸附法效率低且會造成二次污染，生物法在降解四環素的過程中會因微生物中毒失去活性而受到極大的限制，光催化氧化憑借其綠色無污染、成本較低、可以將太陽光作為驅動力的優勢，受到了全世界研究者們的關注。

目前，通過自組裝制備的一維有機半導體納米結構被認為是光催化中一類有前途的納米材料，例如可以用于污染物降解，水分解和光合作用。其中，苝酰亞胺(PDI)及其衍生物由于其具有優異的化學穩定性，光學性能，低成本和結構多樣性等優點，被視為作為最優的n型半導體之一，受到了研究人員廣泛的關注。然而，苝酰亞胺具有可見光的吸收不足和光生電子空穴對復合速率快等缺點，嚴重限制了其在光催化降解中的應用。另外，現有苝酰亞胺復合材料中，以氧化還原石墨烯為作為苝酰亞胺的載體材料，由于其表面官能團數量少，與苝酰亞胺超分子結合力度不足，形成復合催化劑穩定性不強，且其所能提供的反應位點數量較少，均導致導致催化活性不足，這些缺陷的存在也限制了現有苝酰亞胺復合材料在有效降解水體中污染物中的廣泛應用。因此，獲得一種催化活性好、穩定性好、環境友好的苝酰亞胺超分子復合光催化材料，對于有效去除水體中的有機污染物具有十分重要的意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種催化活性好、穩定性好、環境友好的碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料及其制備方法和應用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料，所述碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料是以碳化鈦納米片為載體，所述碳化鈦納米片上自組裝有苝酰亞胺超分子材料。

上述的碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料，進一步改進的，所述碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料中碳化鈦納米片的質量百分含量為0.2％～2％。

上述的碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料，進一步改進的，所述碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料中碳化鈦納米片的質量百分含量為0.5％～1.5％。

上述的碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料，進一步改進的，所述碳化鈦納米片為層狀納米片；所述苝酰亞胺超分子材料為納米纖維狀。

作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種上述的碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將苝酰亞胺與水混合，超聲分散，滴加入三乙醇胺，攪拌，得到苝酰亞胺分散液；

S2、將步驟S1中得到的苝酰亞胺分散液與碳化鈦納米片混合，超聲分散，滴加入酸溶液進行自組裝反應，洗滌，干燥，得到碳化鈦/苝酰亞胺超分子復合光催化材料。