[发明专利]一种负载有纳米二氧化钛多孔材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种负载有纳米二氧化钛多孔材料的制备方法，该方法利用纳米二氧化钛和氧化石墨烯复合水溶液为高内相乳液聚合的内相，通过油包水高内相乳液聚合苯乙烯和甲基丙烯酸羟基乙基酯，获得表面负载有纳米二氧化钛多孔材料。本发明的制备工艺简单，制备的负载有纳米二氧化钛多孔材料具有轻质、透气的性能，可将纳米TiO₂有效负载于多孔材料上，并减少纳米TiO₂对多孔材料的腐蚀。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种负载有纳米二氧化钛多孔材料的制备方法。

背景技术

水污染、空气污染等环境问题成为人类健康的重大威胁，对水污染、空气污染物的彻底处理是我们的愿望。光催化技术是近十来年发展起来能有效处理水污染、空气污染的手段，光催化的原理是借助光催化剂可以在太阳辐射下在水中产生高氧化活性物种，使有机污染物降解的技术，因此，光催化技术是一种简单、环保的解决水污染、空气污染问题的方法。在众多光催化剂中，纳米二氧化钛（TiO₂）因其具有高效、无毒、化学性质稳定等优点，使其成为一种具有大规模应用潜力的光催化剂，然而，纳米TiO₂通常以粉末形式存在，在其使用上出现不易回收利用等缺点，多孔材料具有较大的比表面积，又以块状材料形式存在，方便使用，将其作为纳米TiO₂载体可以解决其不易回收的不足，但是多孔材料特别是高分子多孔材料和纳米TiO₂作用力不强，在光催化过程中还有可能腐蚀多孔材料。因此，有必要研究改进负载有纳米二氧化钛多孔材料的制备方法。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可将纳米TiO₂有效负载于多孔材料上，并减少纳米TiO₂对多孔材料的腐蚀的负载有纳米二氧化钛多孔材料的制备方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种负载有纳米二氧化钛多孔材料的制备方法，包括以下制备步骤：

S1、将纳米二氧化钛和氧化石墨烯溶于水中，超声分散30min，静置后加入引发剂，得到高内相乳液聚合内相溶液；

S2、在反应器中，按照一定比例将苯乙烯和甲基丙烯酸羟基乙基酯混合，加入一定比例的甲苯、交联剂和乳化剂混合均匀，得到单体溶液；

S3、将高内相乳液聚合内相溶液逐滴滴加至盛放有单体溶液的反应器中，滴加结束后，提高搅拌速度至700转/ min，搅拌30min，得到乳液体系，将乳液体系转移到固定容器中，在密封、60℃的条件下反应12h，反应结束后的反应液用去离子水浸泡洗涤，再使用乙醇浸泡洗涤，干燥得到负载有纳米二氧化钛多孔材料。

优选地，前述步骤S1中，纳米二氧化钛和氧化石墨烯的质量比为4:1~1:4，纳米二氧化钛和氧化石墨烯的总质量为高内相乳液聚合内相溶液的2~4%。

再优选地，前述步骤S1中，引发剂为水溶性引发剂，其用量为苯乙烯和甲基丙烯酸羟基乙基酯总质量的0.1~10%。

更优选地，前述引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵、V40和V50中的一种。

进一步优选地，前述步骤S2中，苯乙烯和甲基丙烯酸羟基乙基酯的摩尔比为80:20~98:2。

具体地，前述步骤S2中，甲苯的质量为苯乙烯和甲基丙烯酸羟基乙基酯总质量的10~200%，交联剂为分子中包括两个C=C的疏水性化合物，其质量为苯乙烯和甲基丙烯酸羟基乙基酯总质量2~20%。

优选地，前述交联剂是二乙烯基苯、二丙烯酸乙二醇酯和二甲丙烯酸乙二醇酯中的一种。

再优选地，前述步骤S2中，乳化剂为非离子型表面活性剂，其质量为苯乙烯、甲基丙烯酸羟基乙基酯、甲苯和交联剂总质量的2~20%。