[发明专利]一种光催化剂/多孔碳纤维复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种光催化剂/多孔碳纤维复合材料，其特征在于，包括有作为载体的多孔碳纤维，以及负载于其表面的光催化剂。

2.根据权利要求1所述的光催化剂/多孔碳纤维复合材料，其特征在于，所述的光催化剂是CeO₂或者ZnO。

3.光催化剂/多孔碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将固态高聚物溶解于有机溶剂中，形成纺丝前驱体；

(2)将纺丝前驱体静电纺丝，制得电纺原丝；

(3)将电纺原丝经过预氧化、碳化后，获得碳纤维；

(4)将碳纤维经KOH活化，然后再经5％的HCl溶液和蒸馏水清洗，干燥，获得多孔碳纤维；

(5)利用水热法将光催化剂负载于多孔碳纤维上，经无水乙醇、蒸馏水清洗，干燥，获得光催化剂/多孔碳纤维复合材料。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述固态高聚物为PAN或PVP；所述有机溶剂为无水乙醇或DMF；所述静电纺丝的纺丝电压为15kV，接收距离为20cm，环境温度为≤40℃，环境湿度≤30％，纺丝液流速2mm/min，注射器的倾斜角度为15°。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述预氧化条件为在空气中以5℃/min的升温速率在250℃下氧化2h；所述碳化条件为在N₂中以5℃/min的升温速率在800℃下碳化2h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述活化条件为碳纤维与KOH质量比为3:4，将碳纤维浸没在KOH溶液中2h，然后在烘箱中80℃烘干，再将烘干过后的碳纤维置于管式炉中，从室温以10℃/min升温至800℃，保温一定时间30min后降至室温。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：光催化剂为CeO₂或ZnO。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：光催化剂为CeO₂，所述水热法条件为将0.1g多孔碳纤维混于0.3g Ce(NO₃)₃·6H₂O和2.5g CO(NH₂)₂的混合溶液中，混合搅拌10min，将混合液转移至100mL不锈钢水热合成高压反应釜中，并在电热恒温鼓风干燥箱中160℃下恒温反应24h；反应结束后，将反应釜内的碳纤维用乙醇和二次蒸馏水反复清洗，并在60℃下干燥12小时，即得CeO₂/多孔碳纤维复合材料。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：光催化剂为ZnO，所述水热法条件为将0.1g多孔碳纤维混于0.4g乙酸锌溶液中，用物质的量浓度为0.5mol/L的NaOH溶液调节PH为10，继续搅拌10min，将混合液转移至100mL不锈钢水热合成高压反应釜中，并在电热恒温鼓风干燥箱中160℃下恒温反应24h；反应结束后，将反应釜内的碳纤维用乙醇和二次蒸馏水反复清洗，并在60℃下干燥12小时，即得ZnO/多孔碳纤维复合材料。

10.权利要求1所述的光催化剂/多孔碳纤维复合材料在用于含有机物废水的降解中的应用。