[发明专利]铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂，其特征在于：将掺杂有铁、氮元素的二氧化钛纳米颗粒负载于碳纤维；其中，铁元素的掺杂量为0.05%-0.5%，氮元素的掺杂量为0.4%-4.8%；二氧化钛的负载量为1.25%-23.75%。

2.如权利要求１所述铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

１）钛酸丁酯加入无水乙醇，搅拌混匀，制得溶液Ａ；

２）将铁源和氮源加入乙酸中，制得溶液Ｂ；

３）搅拌条件下，将溶液Ｂ加入至溶液Ａ中，继续搅拌，得溶液Ｃ；

４）将乙酸和无水乙醇加入至去离子水中，制得溶液Ｄ；

５）搅拌条件下，将溶液Ｄ加入溶液Ｃ中，继续搅拌，得铁、氮二氧化钛前驱凝胶；

６）碳纤维预处理，30-80℃下，向碳纤维中加入丙酮并回流处理，回流处理完毕，采用去离子水清洗，晾干；加入浓硝酸做氧化处理2-8小时，然后用去离子水清洗直至pH大于6，烘干备用；

7）将预处理后的碳纤维置于铁、氮二氧化钛前驱凝胶中浸渍处理若干次，将吸附有铁、氮二氧化钛前驱凝胶的碳纤维干燥后煅烧，得铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂。

3.如权利要求2所述铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1）中，钛酸丁酯与无水乙醇的体积比为1:1-1:4，搅拌时间为0.5-1小时。

4.如权利要求2所述铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述铁源为硝酸铁，所述氮源为尿素；铁元素的质量为钛酸丁酯质量的0.06%-0.6%，氮元素的质量为钛酸丁酯质量的0.06%-0.72%；乙酸的质量为铁源和氮源总质量的7-89倍。

5.如权利要求2所述铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤4）中，乙酸与去离子水的体积比为5:3-4，无水乙醇与去离子水的体积比为6-7:3-4。

6.如权利要求2所述铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤6）中，碳纤维的长度为3-8cm/束，质量为0.05-0.15g/束；碳纤维采用丙酮回流处理30-50分钟，浓硝酸氧化处理时采用110-120摄氏度油浴加热。

7.如权利要求2所述铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂的制备方法，其特征在于：将预处理后的碳纤维置于铁、氮二氧化钛前驱凝胶中浸渍处理2-5次，将吸附有铁、氮二氧化钛前驱凝胶的碳纤维在60-70摄氏度条件下干燥15-30小时后，于300-600摄氏度下煅烧2-6小时，得铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂。

8.如权利要求2所述铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂的制备方法，其特征在于：溶液D与溶液C的体积比为1:5-1:2。