[發明專利]一種涂敷于磁性微型機器人的壓電光催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 202110657081.2
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113441126A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 胡程志;付比
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J23/02;B01J35/00;B01J35/06;C02F1/32;C02F1/36;C02F101/30
• 代理公司: 深圳市圳博友邦專利代理事務所(普通合伙) 44600
• 代理人: 王芬思

本發明公開了一種涂敷于磁性微型機器人的壓電光催化劑的制備方法，通過溶膠?凝膠法結合靜電紡絲技術制備BaTiO₃納米纖維比例，并結合壓電原子力顯微技術表征鐵/壓電性和壓電系數，將TiO₂前驅體溶液涂敷到高壓電系數的BaTiO₃納米纖維表面，經熱處理后得到芯?殼結構納米纖維。BaTiO₃/TiO₂芯?殼結構納米纖維同時具有壓電性能和光電效應，在超聲振動和紫外光輻射條件下具有壓電催化和光催化降解有機污染物的能力，在超聲振動和紫外光輻射共同作用下，壓電光催化協同效應能夠顯著提升催化降解效率。這種壓電光催化劑可以涂敷于磁性微型機器人載體表面，實現催化降解過程的實時追蹤與回收。

技術領域

本發明屬于高級氧化技術領域，尤其涉及一種涂敷于磁性微型機器人的壓電光催化劑的制備方法。

背景技術

近年來，我國工業化生產的迅速發展推動了經濟的快速增長，同時也帶來了嚴重的環境污染問題。工業廢水含大量毒性較高的化學品、合成染料、藥物等有機污染物，給環境治理和生態修復帶來諸多挑戰。即使水中含有較低濃度的有機污染物也會嚴重危害生態環境，仍存在使人或哺乳動物致癌、致突變、和致畸等較大風險。大多數有機污染物具有極強的化學穩定性，表現出較高的持久性，給常規的廢水處理帶來巨大的挑戰。有機污染物已嚴重威脅我國居民生活、生態環境、生命健康、和經濟發展。

高級氧化技術具有氧化性強、操作條件簡單、易于控制等優點，可以有效降解有機污染物。通過氧化還原反應過程產生具有極強氧化性的羥基自由基，能夠有效分解有機污染物，并轉化為二氧化碳和水等無害物質。光催化利用光響應催化劑降解有機污染物，是一種常用的氧化技術，在環境治理與生態修復方面展現出強大的潛力。

然而，光生電子-空穴對容易復合，僅有少部分能夠遷移到光催化劑表面。目前以二氧化鈦為代表的光催化劑，帶隙較寬(～3.2eV)，僅在紫外光范圍具有光電效應，很難高效利用和轉化太陽能。于此同時，光催化劑存在易流失、難回收、費用高等問題，限制了該技術的應用。探索無二次污染、可回收、催化效率高、且無需光照條件的高級氧化技術，能夠彌補光催化劑的不足，應用于無光照條件下的環境治理與生態修復。

發明內容

本發明的目的在于提供一種涂敷于磁性微型機器人的壓電光催化劑的制備方法，旨在解決所述背景技術中存在的問題。為實現所述目的，本發明采用的技術方案是：

一種涂敷于磁性微型機器人的壓電光催化劑的制備方法，制作步驟如下：

S1：將Ba(CH₃OO)₂和CH₃COOH在80℃下攪拌2h形成溶液A，將鈦酸四丁酯和乙醇室溫下攪拌2h形成溶液B，將A和B溶液混合在一起，并持續攪拌4h，形成Ba、Ti離子溶液；

S2：取聚乙二醇、CH₃COOH和PVP分別加入到S2中的Ba、Ti離子溶液中，持續攪拌2h，形成BaTiO₃溶膠；

S3：將S2中的BaTiO₃溶膠持續攪拌形成BaTiO₃前驅體；

S4：利用靜電紡絲技術，通過調控紡絲電壓制備超細BaTiO₃/PVP前驅體納米纖維；

S5：將S4中的超細BaTiO₃/PVP前驅體納米纖維通過在700℃燒結2、4、6小時后得到不同粒徑BaTiO₃納米顆粒組成的納米纖維；