[发明专利]一种掺杂植物蛋白的二氧化钛光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域和光催化技术领域，涉及一种掺杂植物蛋白的二氧化钛光催化剂的制备方法。

背景技术

随着全球工业的发展，环境污染已经成为了一个需要迫切解决的问题，尤其是水中有机染料的排放成为了环境污染的主要来源之一。例如罗丹明B，由于它具有良好的稳定性而成为了一种有机染料，而且，罗丹明B还具有很高的毒性和致癌效应，这使它对人类产生了很大的危害。因此，清除水中的这种有机染料变得很重要，为了解决这一问题而引进了光催化剂，而催化剂的制备就成为了非常关键的一步。近年来，半导体金属氧化物催化剂在消除环境污染物方面得到了广泛的应用。自从Fujishima和Honda在1972年发现二氧化钛电极可以光解水产氢，又由于二氧化钛在紫外光下有很强的氧化能力，低毒性，高的催化活性和在光催化反应期间具有稳定的化学性能，而且合成时具有相对低的成本和环境友好性能，所以二氧化钛越来越受人们的关注。

由氢键和二硫键形成的大豆分离蛋白作为一种天然低成本的食品产物，由于它的乳化性能而被广泛作为营养或者功能蛋白原料，成为了主要的全球蛋白来源之一。研究表明，大豆分离蛋白不仅具有生物降解性，而且具有紧密的球状结构，在反应过程中具有很高的敏感性。因此，将二氧化钛和大豆分离蛋白经过一定的手段进行复合形成特定结构和形貌的复合材料，使二者的性能产生协同，得到优异光催化性能的材料，有望在废水处理和有机污染物的降解方面有应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂植物蛋白的二氧化钛光催化剂的制备方法。

一、掺杂的二氧化钛光催化剂的制备

本发明掺杂植物蛋白大豆分离蛋白的二氧化钛光催化剂的制备方法，一种掺杂植物蛋白的二氧化钛光催化剂的制备方法，是将尿素、植物蛋白分散在二次水中形成植物蛋白/尿素混合溶液；将钛酸四丁酯分散于无水乙醇中，再加入到上述植物蛋白/尿素混合溶液，搅拌30~40 min，然后在150~180℃下水热反应10~12h，反应结束后冷却至室温，用二次蒸馏水和无水乙醇洗涤，烘干，研磨，得到光催化剂产品。

所述植物蛋白为大豆分离蛋白。

植物蛋白/尿素混合溶液中，尿素的含量为0.010~0.015g/ml。

植物蛋白/尿素混合溶液中，植物蛋白的含量为0.002~0.006g/ml。

植物蛋白/尿素混合溶液中，尿素与植物蛋白的质量比为7.5:1~2.5:1。

钛酸四丁酯与植物蛋白的质量比为64:1~16:1。

二、掺杂的二氧化钛光催化剂的结构分析

1、XRD分析

利用XRD研究纳米颗粒的晶体结构，晶体组分和晶型。图1为催化剂二氧化钛和添加不同大豆分离蛋白量的大豆分离蛋白/二氧化钛的XRD。从图中看出，在29.2°, 38.6°和 47.8°处出现了主要的峰，它们分别对应着（101），（004）和（200）晶面，而且在（101）晶面呈现了一个很强，这就证明二氧化钛主要以锐钛矿存在。另外，从XRD图中没有看到大豆分离蛋白的特征衍射峰，而且纯的二氧化钛和大豆分离蛋白/二氧化钛的衍射峰形状基本相同，这可能是由于大豆分离蛋白的添加量低于检测极限。因此，从图中可以推断出大豆分离蛋白的加入不能影响二氧化钛颗粒的晶型。

2、紫外漫反射分析

图2是二氧化钛和大豆分离蛋白/二氧化钛的紫外漫反射，从图2可以看出，所有样品的吸收边都处于紫外区域（370 nm），这与锐钛矿的二氧化钛吸收边基本吻合。同时，从图中还可以看出，比较纯的二氧化钛，添加0.02g和0.04g 大豆分离蛋白的大豆分离蛋白/二氧化钛，它们的吸收边发生了微小的红移，这就使它们具有更高的光催化活性，此结果与降解活性是相对应的。从图2中还可以看出，虽然0.02g和0.04g大豆分离蛋白的大豆分离蛋白/二氧化钛发生了微小的红移，但是大豆分离蛋白/二氧化钛的吸收边并没有发生很大的改变，这就说明大豆分离蛋白并没有完全掺入二氧化钛的晶格中，这一结果与XRD的表征相呼应。

3、红外谱图分析