[发明专利]一种吡咯-苯胺共聚物/TiO2纳米管复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吡咯-苯胺共聚物/TiO₂纳米管复合光催化剂的制备方法。

背景技术

随着工业的飞速发展和城市人口的快速增长，水污染问题日益严重，可用水资源越来越少。硝基苯酚是一种常见的水污染物，长期饮用含有硝基苯酚的水会导致一系列的健康问题，例如，变性血红素血症，贫血症，而且会对肝和脾造成危害甚至中毒。因此，现在越来越多方法被应用于去除水中的硝基苯酚，如生物降解、电化学氧化、吸附、在高压区碳极电吸附和多相光催化氧化。在这些方法中，多相光催化氧化技术是最有应用前景的废水处理方法之一。

TiO₂纳米管是一种新的存在形式，TiO₂纳米管与其他形态的纳米TiO₂材料相比，具有更大的比表面积，并容易回收和再利用，但只能在紫外光区有响应。因此，有必要对TiO₂纳米管进行改性，使其在可见光区具有较高的光催化能力。

具有特殊π-共轭结构的导电聚合物在可见光下的吸收系数高、电子转移率高、导电性高、在可见光激发下具有较好的电子转移效率，是有效的电子给体，因此受到广泛关注。在导电聚合物中，聚吡咯和聚苯胺因具有较强的导电性，易合成，环境稳定性好等特点而被受青睐。纯的聚吡咯或是聚苯胺已被用作稳定的光敏剂去提高电子传导性，太阳能转移和二氧化钛的光催化活性。导电共聚物比纯的导电聚合物有更好的催化性能和传感特性，这一特点扩宽了导电聚合物的研究范围。综合上述，将二氧化钛与吡咯-苯胺共聚物进行复合，将进一步提高光催化效率，更好的用于废水处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吡咯-苯胺共聚物/TiO₂纳米管复合光催化剂的制备方法，它具有制备方法简单、形貌可控、比表面积大、重复使用性能好等优点，拓展了吡咯-苯胺共聚物/TiO₂纳米管复合光催化剂的制备方法和应用。利用这种方法制备吡咯-苯胺共聚物/TiO₂纳米管复合光催化剂产率高、在可见光区有响应、光催化效率高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，该制备方法包括如下步骤：以钛片为基底利用阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列，然后利用电化学工作站，以含有苯胺、吡咯、硫酸和硫酸钠的混合溶液为电解液，以铂电极为对电极，TiO₂纳米管为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极组成三电极工作体系，采用循环伏安法将吡咯-苯胺共聚物沉积在TiO₂纳米管阵列上，循环伏安实验结束后，将工作电极用去离子水冲洗干净并吹干，即得到PPy-PANI/TiO₂纳米管复合光催化剂。

所述钛片不仅作为钛源，还作为材料生长基底结构。

所述吡咯/苯胺摩尔比为1:5～6:1。

所述硫酸/硫酸钠摩尔比为0.5:1～1:1

所述循环伏安法的扫描速度为10～50mV/s。

所述循环伏安法的扫描范围为-0.4～1V。

本发明制备吡咯-苯胺共聚物/TiO₂纳米管复合光催化剂的的优点：

（1）本发明具有制备方法简单、能耗低、成本低、并解决了粉体纳米TiO₂回收困难、光催化性能低、不具有可见光响应等技术瓶颈，重复利用价值高等优点。

（2）本发明制备的吡咯-苯胺共聚物/TiO₂纳米管复合光催化剂具有大的表面积和电子-空穴分离效率高，在可见光下具有较好的光催化性能，

（3）本发明制备的吡咯-苯胺共聚物/TiO₂纳米管复合光催化剂具有着较高的稳定性和再生性能。

附图说明

图1为本发明的实施例1所制备的二氧化钛纳米管和吡咯-苯胺共聚物/TiO₂纳米管复合光催化剂的扫描电镜图。从图1a中可以看到高度密集、高度有序，垂直生长的二氧化钛纳米管阵列，其管径在90-100nm之间，厚度在20nm左右。图1b中可以看到，二氧化钛的管壁上不均匀的覆盖了一层薄薄的吡咯-苯胺共聚物复合物。