[發(fā)明專利]一種多孔聚合物-TiO2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110569723.3
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113275042A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柳準;劉卉;徐啟杰;李偉;張寧;喻淼;劉景民
• 申請（專利權(quán)）人: 黃淮學(xué)院;河南省華鼎高分子股份有限公司
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 鄭州明德知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41152
• 代理人: 張獻偉

本申請屬于光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多孔聚合物?TiO₂/金屬復(fù)合材料及其應(yīng)用專利申請事宜。該材料以TiO₂為基體，通過摻雜過渡金屬離子Fe³⁺或Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺后，進一步與多孔材料原位復(fù)合制備獲得。本申請技術(shù)思路為：利用含有氨基、羧基、巰基等基團的材料作為原料，設(shè)計一種新型的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的多孔聚合物?TiO₂/金屬復(fù)合材料。本申請所提供的多孔聚合物?TiO₂/金屬復(fù)合材料，通過提高太陽光的利用效率以及增大催化劑與有機物的接觸面積，從而較好提高了有機物的光催化降解效果。由于相關(guān)制備工藝較為容易實現(xiàn)，因此使得本申請所提供的技術(shù)方案具有較好的推廣應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多孔聚合物-TiO₂/金屬復(fù)合材料及其應(yīng)用專利申請事宜。

背景技術(shù)

光催化技術(shù)是一種經(jīng)濟、環(huán)保、無污染的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)，該方法在廢水中有機污染物的降解方面具有較好應(yīng)用潛力。已有部分學(xué)者將材料TiO₂、ZnO等及其復(fù)合材料用于亞甲基蘭、甲基橙、印染廢水和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等污染物的催化降解研究，并取得了優(yōu)異的效果。但實際應(yīng)用和研究也表明，以TiO₂為基礎(chǔ)的光催化劑在對有機污染物的光催化氧化方面雖然表現(xiàn)出較高的活性，但其對太陽光利用率較低，主要原因在于二氧化鈦禁帶寬度較大，導(dǎo)致低價帶電子躍遷到導(dǎo)帶需要的能量較高，因此只能吸收短波長范圍的光，也即其光譜響應(yīng)范圍窄，只能利用占太陽光4%的紫外光，不能充分利用太陽光。進而導(dǎo)致此類光催化材料的應(yīng)用效果較為有限。

現(xiàn)有技術(shù)中，通過摻雜金屬離子來提高TiO₂對太陽光譜的利用以及抑制光生電子-空穴對的復(fù)合是一種較為可行的技術(shù)方案，其主要原因在于，摻雜金屬離子后，電子躍遷變?yōu)閮刹交蚨嗖剑M而可降低光激發(fā)所需的能量，從而拓寬光響應(yīng)范圍。但實際操作中，不同類型的金屬離子的摻雜所帶來實際效果會有較大差別。而作為光催化劑應(yīng)用時，根據(jù)催化對象不同，對于摻雜所需金屬離子類型的需求也是不同的。另外，研究表明有機污染物與光催化劑的接觸幾率也直接影響光催化降解的效果。因此，基于TiO₂所制備的光催化劑仍有深入研究的必要。

發(fā)明內(nèi)容

本申請目的在于提供一種多孔聚合物-TiO₂/金屬復(fù)合材料，以其作為催化劑，可用于DMF、甲基橙、印染廢水等有機污染物的光催化降解，從而為環(huán)境治理奠定一定材料基礎(chǔ)。

本申請所采取的技術(shù)方案詳述如下。

一種多孔聚合物-TiO₂/金屬復(fù)合材料，該復(fù)合材料可以作為DMF、甲基橙、印染廢水等有機污染物的光催化降解的催化劑，該復(fù)合材料（催化劑）的制備過程為：以TiO₂為基體，通過摻雜過渡金屬離子Fe³⁺（或Fe²⁺）、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺后，進一步與多孔材料原位復(fù)合制備獲得；

換算后，按質(zhì)量份數(shù)計，TiO₂的質(zhì)量份數(shù)為100份，過渡金屬為1~20份，多孔材料為50~100份；具體制備步驟如下：

（1）溶解鈦酸丁酯

反應(yīng)容器中，加入鈦酸丁酯5 mL，然后加入10 mL可與水互溶的有機溶劑（即，加入的為有機溶劑，但有機溶劑需要與水互溶，因此具體例如采用乙醇），充分攪拌混合得到溶液A；

（2）加入可溶性過渡金屬鹽溶液

在步驟（1）的溶液A中加入可溶性的過渡金屬鹽水溶液，反應(yīng)不少于30min得到溶液B；

所述過渡金屬為Fe、Co、Ni、Cu、Zn；