[发明专利]一种处理有机污水的纤维状Z型光催化剂TiO2

说明书

本发明属于有机污水降解用光催化剂技术领域，具体涉及一种处理有机污水的纤维状Z型光催化剂TiO₂/g‑C₃N₄的制备方法。该光催化剂通过静电纺丝和原位结晶煅烧法制备得到，具体利用静电纺丝法制备多孔TiO₂纳米纤维；以水为溶剂，通过原位结晶法将三聚氰胺原位析出在多孔TiO₂纳米短纤维表面，经煅烧工艺得到纤维状Z型光催化剂TiO₂/g‑C₃N₄，该方法简单，可有效解决g‑C₃N₄的团聚和比表面积低的问题，通过调节三聚氰胺量来制备形貌良好的纤维状TiO₂/g‑C₃N₄光催化剂，Z型催化剂有效拓宽光生电子空穴的空间距离，抑制两者复合，从而大大提高光催化降解效率，一维纤维形貌有利于捕获太阳光，易分离循环使用且循环光催化性能较好。

技术领域

本发明属于有机污水降解用光催化剂技术领域，具体涉及一种处理有机污水的纤维状Z型光催化剂TiO₂/g-C₃N₄的制备方法。

背景技术

太阳光响应的高效光催化剂被广泛研究，应用于污水处理和太阳能综合利用。TiO₂是常见的半导体材料之一，具有较好的光电性能、光催化性能和良好的化学稳定性，无毒性等优势，但其禁带较宽，只能被太阳光中的极少比例的紫外光激发，对太阳光中的比例占约50%的可见光不响应且光生电子空穴易复合。g-C₃N₄是非金属光催化剂，可见光吸收非常强，但比表面积较小，光生电子空穴易复合，因此，光催化性能较差。把两者复合起来构建直接的Z型TiO₂/g-C₃N₄异质结光催化剂来提高太阳光利用率，增大异质结光催化剂的比表面积，同时，在TiO₂的导带电子和g-C₃N₄价带空穴之间内部静电场作用下，TiO₂的导带电子易迁移与g-C₃N₄价带空穴复合，从而拓宽了TiO₂的价带空穴与g-C₃N₄导带电子之间的空间距离，有效抑制了电子空穴的复合，从而大大提高了光催化性能。

CN 105536846 A 公开了纳米片状二氧化钛负载在氮化碳纳米片上，首先，三聚氰胺热聚合制备氮化碳，再通过钛酸四丁酯、HF溶液、异丙醇为反应介质，溶剂热法在180℃反应24h，再通过多次水洗，烘干得到纳米片状二氧化钛负载的氮化碳。CN 103143380 B 公开了溶剂挥发法制备石墨相氮化碳{001}面暴露锐钛矿相二氧化钛纳米复合材料，第一步通过尿素热聚合制备氮化碳；第二步钛盐、醇为反应介质、密闭超声滴加HF溶液，150～200℃反应6～24h，无水乙醇离心洗涤；第三步将上述两步得到的粉体在醇中超声混合均匀，磁力搅拌4～12h；第四步再将步骤三得到的固体物质在烘箱中80～120℃恒温2～8h，研磨得到氮化碳与二氧化钛复合材料。现有技术多是采用溶剂热法工艺复杂且使用大量有机溶剂或具有强烈腐蚀性的强酸HF作催化剂，制备的复合材料易团聚，对操作人员要求较高且存在安全隐患。此外，现有工艺没有报道利用静电纺丝和原位结晶煅烧法制备处理有机污水的纤维状Z型光催化剂TiO₂/g-C₃N₄的方法报道。

发明内容

本发明的目的就是在于针对现有技术的不足，提供了一种处理有机污水的纤维状Z型光催化剂TiO₂/g-C₃N₄的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：