[发明专利]一种三维海绵状的BZT-0.5BCT压电催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三维海绵状的BZT‑0.5BCT压电催化剂及其制备方法，先将氢氧化钡、氢氧化钙、钛酸四丁酯、乙酰丙酮锆和聚乙烯吡咯烷酮依次溶解在无水乙醇、乙酸和丙酮的混合有机溶剂中，充分搅拌陈化，形成BZT‑0.5BCT前驱体溶胶，再通过吹纺得到BZT‑0.5BCT前驱体纤维，然后煅烧得到三维海绵状的BZT‑0.5BCT压电催化剂。本发明制备的BZT‑0.5BCT压电催化剂疏松多孔，可以提供大量的活性位点，来进行催化反应，且可以实现催化剂的直接回收，避免二次污染。同时本发明采用的制备方法简单、高效，适用于工业化大生产。

技术领域

本发明涉及压电催化剂及其制备领域，尤其是一种三维海绵状的BZT-0.5BCT压电催化剂及其制备方法。

背景技术

工农业的大力发展，导致大量有机污染物排放到水体中，严重影响生态环境，传统的污水处理过程复杂，成本高，消耗大量能源。压电催化剂可以收集环境中的潮汐能、风能、振动、噪声等能量，发生形变，产生压电效应，在催化剂内部产生极化电荷，可以吸引污水中的离子，发生氧化还原反应，降解有机污染物。

而常用的压电催化剂大多是粉末形状，产生形变较小，回收困难，容易造成二次污染，三维海绵状的BZT-0.5BCT压电催化剂疏松多孔，可以提供大量的活性位点，并且可以充分吸收机械能，来进行催化反应，同时，可以实现催化剂的直接回收，避免二次污染。

并且目前的压电陶瓷纤维的制备采用静电纺丝的方法，需要利用高电压作为驱动力，设备复杂，且有危险性，所以需要一种简单、高效的方法，制备新型高效可回收的压电催化剂。

中国专利CN112108141A一种氧化锌微米棒压电催化剂及其制备方法与应用，通过水热法得到的氧化锌微米棒长4～12μm，直径为1～4μm，尺寸较大，长径比较小，压电催化效率较低，且难以回收。中国专利CN111809252A一种复合陶瓷纳米纤维膜及其制备方法和应用，利用微流体喷气纺丝设备，采用卷对卷方式收集，制得氧化铝/二氧化钛复合陶瓷纳米纤维膜，用于空气过滤，显然，二维膜材料用于污水中有机污染物降解，活性位点较少。此外，中国专利CN108411406A一种压电光催化复合纤维的制备方法，通过静电纺丝制备出压电光催化复合纤维，纺丝电压为20～26kV，存在安全隐患，收集器必须导电，装置比较复杂。

目前，还并未有使用简单安全环保的方法制备三维海绵状的BZT-0.5BCT压电催化剂的相关研究。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术所存在的问题，本发明的第一目的是提供一种三维海绵状的BZT-0.5BCT压电催化剂。

本发明的第二目的是提供一种三维海绵状的BZT-0.5BCT压电催化剂的制备方法。

技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：

一种三维海绵状的BZT-0.5BCT压电催化剂，具体的，BZT-0.5BCT压电催化剂为三维海绵状结构。

更进一步的，三维海绵结构是由100-500nm的纤维无规则搭接形成的，内部充满空气；受力时，纤维可以发生滑移，吸收应力，稳定整个三维结构的框架。

本发明还公开了上述三维海绵状的BZT-0.5BCT压电催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将无水乙醇、乙酸和丙酮三种有机溶剂进行混合，搅拌10～15min至混合均匀；

(2)将氢氧化钡、氢氧化钙、钛酸四丁酯、乙酰丙酮锆和聚乙烯吡咯烷酮依次溶解在步骤(1)得到的有机溶剂中充分搅拌陈化，形成BZT-0.5BCT前驱体溶胶；

(3)将步骤(2)得到的BZT-0.5BCT前驱体溶胶通过吹纺得到BZT-0.5BCT前驱体纤维；

(4)将步骤(3)得到的BZT-0.5BCT前驱体纤维煅烧得到三维海绵状的BZT-0.5BCT压电催化剂。