[发明专利]一种染料降解性能高的复合纳米材料

说明书

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种染料降解性能高的复合纳米材料；其成分包括二氧化钛和碳纳米管；本发明利用碳纳米管对二氧化钛进行掺杂，碳纳米管作为光生电子的临时仓储，减小二氧化钛的禁带宽度，在二氧化钛的导带与价带之间形成掺杂能级，可以有效地增加电子传递的速率，减少电子‑空穴对重组，提高二氧化钛对可见光的吸收，使复合纳米材料在可见光下也具有较强的降解能力；双氧水可以加速氢氧化钠腐蚀钛粉表面，促进钛粉转化成二氧化钛，减少化学反应中所需要消耗的能量；碳纳米管有助于形成粒径均一、比表面积大的复合纳米材料，可以增加复合材料对染料的吸附能力，有效的增强了光催化效率。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种染料降解性能高的复合纳米材料。

背景技术

半导体光催化技术作为一种新型的污水处理技术，在光照下可直接降解有机污染物，并且能有效抑制污水中的细菌繁殖，已发展成为21世纪最理想的环境治理的方法之一。由于它具有催化效率高、操作简单、易生产、产品无毒等一系列特点已经得到了人们的广泛关注，虽然光催化技术已经在降解污染物方面有了相应的进展，但目前而言还不算成熟。光催化机理如下：电子在紫外光或可见光照射下被激发从半导体的价带(VB)跃迁至导带(CB)，并且留下相应的空穴。这些电子和空穴可以迁移至催化剂的表面参与与水和氧的氧化还原反应，可以氧化大部分的有机化合物得到相应的氧化产物。

但是，光生电子和空穴会快速发生结合，大大降低了光催化的性能。二氧化钛作为一种光催化剂，因为它具有化学性质稳定，无毒和低成本等特点已被广泛应用，但二氧化钛有很宽的带隙，吸收可见光和更长的波长是有限的，因此在太阳光下的光催化反应效率很低，所以，提供一种染料降解性能高的复合纳米材料成为有待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种染料降解性能高的复合纳米材料，不仅提高了二氧化钛的光催化效率，而且使二氧化钛在可见光下也具有较强的降解能力。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种染料降解性能高的复合纳米材料，其成分按重量份计：钛粉60-70份、碳纳米管10-20份、氢氧化钠20-30、双氧水2-8份、浓盐酸1-5份、浓硫酸30-45份、浓硝酸10-15份、去离子水200-300份、乙醇50-100份。

一种染料降解性能高的复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

a、将碳纳米管溶解于浓硫酸及浓硝酸的混合溶液中超声分散30-40min，并用去离子水洗涤至中性后置于60-70℃的烘箱中烘干18-20h；

b、将混酸处理后的碳纳米管、钛粉和氢氧化钠分别加入玻璃烧杯中，再加入质量为前三种混合物总质量2-3倍的去离子水，并将烧杯放入超声清洗机中超声5-10min，然后加入双氧水，磁力搅拌2-5min，得混合组份A；

c、将混合组份A转入100mL反应釜中，将反应釜放入烘箱中并在140-160℃条件下水热反应1.5-3h，并自然冷却至室温；

d、将步骤c中的溶液用稀盐酸洗5次，去离子水洗3次，乙醇洗3次，再放于真空干燥箱中60-70℃烘干过夜；

e、将步骤d中的所得产物放置在坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，在500-700℃的条件下煅烧2-3h。

优选的，所述步骤a中浓硫酸与浓硝酸的体积比为3:1。

优选的，所述步骤b中双氧水的质量浓度为30％。

优选的，所述步骤d中稀盐酸的浓度为0.2M。

优选的，所述步骤e中的坩埚为氧化铝坩埚。

有益效果：