[發明專利]一種ZnO纖維/Au/巰基改性活性炭核殼復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110755774.5
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113477212A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 李鵬;龍杰;吳蘇州;陳俊孚
• 申請（專利權）人: 深創高新產業研究中心（深圳）有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/30;B01J23/06;B01J27/02;C02F101/22
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 李明香

本發明屬于光催化降解材料技術領域，具體涉及一種ZnO纖維/Au/巰基改性活性炭核殼復合材料及其制備方法，采用ZnO纖維/Au作為光催化劑，在其表面包覆一層巰基改性活性炭作為吸附劑，解決了活性組份ZnO/Au中Au的流失以及活性炭的損失回收等問題，同時還實現了吸附?光催化協同作用，有效的對重金屬Cr⁶⁺進行吸附降解。

技術領域

本發明屬于光催化降解材料技術領域，具體涉及一種ZnO纖維/Au/巰基改性活性炭核殼復合材料及其制備方法。

背景技術

從上世紀年代中期開始，全世界的各個國家都進入了快速發展時期，生產規模急速擴大，雖然大幅度提高了人們的生活水平，且使得人口數量快速增加，但是由此也產生了嚴重的環境污染以及大量自然資源的浪費，已然超過了自然環境所能承受的極限，環境污染主要有Cr⁶⁺等重金屬離子以及有毒難降解的剛果紅等有機染料，針對重金屬離子，一般采用物理吸附法、離子交換、化學沉降法等方式來進行處理，但是這些方法效率較低，且容易產生二次污染，而光催化還原法處理水體中的Cr⁶⁺等重金屬離子一種具有廣闊的應用潛力，而且成本較低、效率較高、沒有毒性等優點，目前已然進入商業化應用。

ZnO作為一種研究最為廣泛的光催化劑，具有光催化活性高、化學性質穩定、成本低、礦化無選擇性和無毒等優點。然而，ZnO光催化主要在紫外光區激發且量子效率偏低，限制了其在實際中的應用。通過貴金屬沉積、離子摻雜、半導體復合、調節形貌、有機染料光敏化和負載技術等改性手段可有效提高ZnO的光催化活性。而氧化鋅纖維則因為其一維形貌，有利于光生電子的轉移，提高電子空穴分離效率，受到了科學工作者廣泛的研究。負載納米金顆粒也可以有效的提高ZnO的光催化活性。貴金屬納米粒子(金、銀、銅等)具有強烈的光-物質相互作用特性。納米結構材料與表面價電子集體震蕩頻率匹配的光子相互作用時會發生局域表面等離子體共振(LSPR)現象。此時，在納米結構表面產生的強電磁場和高濃度的高能載流子(電子-空穴對)。利用貴金屬納米粒子的高能載流子進行能量轉換和光化學催化近年來成為人們的研究熱點。然而在催化過程中，納米金顆粒的流失，回收問題卻不可避免。而本專利在ZnO纖維/Au表面在包覆一層巰基改性活性炭材料可以有效的錨定保護金顆粒，阻止納米金顆粒在反應中的流失，同時活性炭材料由于其孔徑較大，有利于重金屬離子(例如Cr⁶⁺)的擴散，而其大孔隙使其有更大的空間吸附更多金屬離子。然而實際操作中很難從廢水中分離和回收活性炭，但是通過過濾手段很容易導致炭流失甚至是損害過濾器，而將其通過表面大量的功能性基團和巰基與氧化鋅纖維/Au材料復合后可以有效的解決活性碳的回收問題。與此同時，本專利在對金顆粒和活性碳在催化過程中實現雙保護的情況下，還實現了材料對重金屬離子的吸附-光催化協同效應，能夠有效的對重金屬Cr⁶⁺進行吸附降解。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種ZnO纖維/Au/巰基改性活性炭核殼復合材料及其制備方法，采用ZnO纖維/Au作為光催化劑，在其表面包覆一層巰基改性活性炭作為吸附劑，解決了活性組份ZnO/Au中Au的流失以及活性炭的損失回收等問題，同時還實現了吸附-光催化協同作用，有效的對重金屬Cr⁶⁺進行吸附降解。

為實現上述目的，本發明是通過如下方案實現的：

一種ZnO纖維/Au/巰基改性活性炭核殼復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將醋酸鋅加入到去離子水中，再依次加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，無水乙醇和乙酸，攪拌至完全溶解，得PVP/醋酸鋅前驅體溶液，備用；

(2)將步驟(1)制備的PVP/醋酸鋅前驅體溶液置于靜電紡絲機得PVP/醋酸鋅前驅體纖維膜，再將所得的PVP/醋酸鋅前驅體纖維真空干燥，煅燒得ZnO纖維材料，備用；