[发明专利]聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球及其制备方法和应用，该聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球包括聚苯胺和介孔单晶二氧化钛微球，聚苯胺通过苯胺的氧化聚合作用吸附在介孔单晶二氧化钛微球表面。其制备方法为：将介孔单晶二氧化钛微球超声分散到盐酸溶液中，加入苯胺，搅拌，加入过硫酸铵与盐酸溶液的混合物，搅拌，得到聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球。本发明还提供了聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球在光催化降解染料中的应用。本发明的聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球具有制备工艺简单，光催化性能稳定，光催化效果好，可见光利用率高，可催化多种染料类污染物等优点。

技术领域

本发明属于介孔材料催化剂技术领域，具体涉及一种聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球及其制备方法和应用。

背景技术

染料的污染广泛存在各种染料废水中，对生态环境和公共健康造成了严重的危害。而且大部分染料分子成分复杂，在自然水体中降解缓慢，正因为如此，控制染料污染受到了广泛的关注。现有的除去废水中染料的方法主要有：吸附、絮凝法、光催化降解法、膜分离法等，其中光催化降解法由于能够利用地球上大量存在的太阳能而广泛应用于染料废水的去除研究。其中光催化剂的研究则是染料光催化降解中的重要环节。目前，应用于染料光催化降解的催化剂有很多，比如三氧化二铁，氧化锌，硫化镉，二氧化钛等，其中尤以二氧化钛的研究最为丰富，主要是由于二氧化钛的环境友好性，光催化效果明显，制备方法简单廉价等优点。但是，二氧化钛存在两个明显的不足就是该材料由于拥有较宽的能带，因此，只能吸收紫外光，而这部分光只占整个太阳光的4%～5%，大大降低了光能的利用率，并且光生电子和空穴的复合率高。因此，寻求对二氧化钛材料进行修饰，使得二氧化钛的光响应区域偏移至可见光区的同时降低光生电子和空穴的负荷率，成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种光催化效率高、稳定性强的聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球；还提供一种工艺简单、可操作性强的聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球的制备方法；还提供一种该聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球在光催化降解染料中的应用，具有光催化效果好、催化时间短、催化对象广等优点。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球，所述聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球包括聚苯胺和介孔单晶二氧化钛微球，所述聚苯胺通过苯胺的氧化聚合作用吸附在所述介孔单晶二氧化钛微球表面。

上述的聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球中，优选的，所述介孔单晶二氧化钛微球由孔状结构的单晶二氧化钛组成；所述孔状结构的单晶二氧化钛为锐钛矿晶型二氧化钛；所述聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球具有双峰孔道结构，孔径分别为10nm～15nm和30nm～40nm。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球的制备方法，包括以下步骤：

S1：将介孔单晶二氧化钛微球加入到盐酸溶液中进行超声分散，然后在搅拌下加入苯胺，得到苯胺-介孔单晶二氧化钛微球混合液；

S2：将过硫酸铵与盐酸溶液的混合物加入到步骤S1所得苯胺-介孔单晶二氧化钛微球混合液中，搅拌，得到聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球。

上述的聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球的制备方法中，优选的，所述步骤S1中，所述介孔单晶二氧化钛微球与苯胺的摩尔比为20～80∶1，所述介孔单晶二氧化钛微球与盐酸溶液的质量体积比为10mg～20mg∶1ml；所述步骤S2中过硫酸铵与步骤S1中苯胺的摩尔比为1∶1～1.2；所述步骤S2中，所述过硫酸铵与盐酸溶液的混合物中过硫酸铵的浓度为1.5mg/ml～3.0mg/ml。

上述的聚苯胺修饰的介孔单晶二氧化钛微球的制备方法中，优选的，所述步骤S1中，所述搅拌在冰水浴中进行，所述搅拌的时间为1h～2h；所述步骤S2中，所述搅拌在冰水浴中进行，所述搅拌的时间为4h～6h。