[发明专利]一种压电型光催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种压电型光催化剂、制备方法及应用。压电型光催化剂，CTOC与二元复合材料BaTiO₃/CuS复合形成三元复合材料；所述的二元复合材料中BaTiO₃与CuS的质量比为10wt％；所述的三元复合材料中CTOC与BaTiO₃/CuS的质量比为4:3。本发明制备方法简单，采用压电材料BaTiO₃对光催化剂进行改性，所制备的复合型催化剂具有很好的催化活性和稳定性。在光照和超声的共同作用下，对水中盐酸四环素的降解率可达到100％。

技术领域

本发明涉及环境科学领域，具体涉及一种压电型光催化剂、制备方法及应用。

背景技术

随着全球化的迅猛发展，导致有机和无机有毒化合物的大量积累，使得水污染成为一项亟待解决的问题。其中，盐酸四环素(TC)作为一种广泛应用于医药、农用兽药的抗生物，在生产和使用过程中排放大量污染性废水，加剧水环境污染，对生态环境和人体健康造成威胁。

在各种水环境修复方法中，利用光催化半导体材料和可再生太阳能降解污染物被认为是一种很有前途的环境修复绿色技术。该技术的性能在很大程度上依赖于电荷分离和转移动力学，即催化反应主要取决于电子-空穴对的产生和分离，它们的有效分离和迁移对于参与还原和/或氧化反应至关重要，而这些均是光催化剂现实使用所面对的固有缺陷，从而导致光催化剂性能仍然低于期望值。

为解决此类问题，前人提出了异质结、金属或金属氧化物修饰和表面缺陷工程等促进光催化剂表面电荷迁移的策略，但是，前人的此类研究仅仅围绕光催化领域材料的改性进行展开，研究视野较为局限，并且，所制备材料的载流复合率依旧很高，影响了其实际应用前景。因此，寻找一种新材料打破光催化剂的研究及应用局限成为一种发展的趋势。

发明内容

针对光催化剂合成研究的缺陷和不足，本发明给出了一种压电型光催化剂及制备方法，通过寻找新类型压电材料BaTiO₃，并利用简易的方法与光催化剂进行复合，借助压电材料内部所存在的极化电场的优势，促进传统光催化剂光生载流子迁移率低的缺陷，制备得到的压电型光催化剂使得水溶液中的盐酸四环素去除率尽可能达到100％。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：

一种压电型光催化剂，包括p-n型光催化剂CTOC/CuS；于所述的p-n型光催化剂中负载插入BaTiO₃；BaTiO₃与CuS的质量比为10wt％。

一种压电型光催化剂，CTOC与二元复合材料BaTiO₃/CuS复合形成三元复合材料；所述的二元复合材料中BaTiO₃与CuS的质量比为10wt％；所述的三元复合材料中CTOC与BaTiO₃/CuS的质量比为4:3。

可选的，再将CTOC与二元复合材料BaTiO₃/CuS于溶剂中超声复合形成三元复合材料；超声复合时间为3h。

可选的，所述的溶剂为二氯甲烷和乙醇的混合溶剂，混合溶剂中二氯甲烷和乙醇的体积比为1:15。

可选的，通过两步水热法制备得到二元复合材料BaTiO₃/CuS，具体包括：

0.2g CuS、0.0271g Ba(OH)₂和0.0068g TiO₂，依次添加5ml二甘醇、5ml乙醇、1.5ml异丙醇、0.6g四丁基氢氧化铵溶液(TBAH，40wt％)和7ml水作为反应溶剂；

于170℃下反应4h即得。

可选的，通过溶剂热法制备得到钛氧簇，具体包括：

2.14g新戊酸、70ml乙二醇和2.14ml钛酸四丁酯混合，100℃下反应24h即得。