[发明专利]一种多孔聚合物-TiO2

说明书

本申请属于光催化剂技术领域，具体涉及一种多孔聚合物‑TiO₂/金属复合材料及其应用专利申请事宜。该材料以TiO₂为基体，通过掺杂过渡金属离子Fe³⁺或Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺后，进一步与多孔材料原位复合制备获得。本申请技术思路为：利用含有氨基、羧基、巯基等基团的材料作为原料，设计一种新型的结构稳定的多孔聚合物‑TiO₂/金属复合材料。本申请所提供的多孔聚合物‑TiO₂/金属复合材料，通过提高太阳光的利用效率以及增大催化剂与有机物的接触面积，从而较好提高了有机物的光催化降解效果。由于相关制备工艺较为容易实现，因此使得本申请所提供的技术方案具有较好的推广应用价值。

技术领域

本申请属于光催化剂技术领域，具体涉及一种多孔聚合物-TiO₂/金属复合材料及其应用专利申请事宜。

背景技术

光催化技术是一种经济、环保、无污染的化学物质转化技术，该方法在废水中有机污染物的降解方面具有较好应用潜力。已有部分学者将材料TiO₂、ZnO等及其复合材料用于亚甲基兰、甲基橙、印染废水和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等污染物的催化降解研究，并取得了优异的效果。但实际应用和研究也表明，以TiO₂为基础的光催化剂在对有机污染物的光催化氧化方面虽然表现出较高的活性，但其对太阳光利用率较低，主要原因在于二氧化钛禁带宽度较大，导致低价带电子跃迁到导带需要的能量较高，因此只能吸收短波长范围的光，也即其光谱响应范围窄，只能利用占太阳光4%的紫外光，不能充分利用太阳光。进而导致此类光催化材料的应用效果较为有限。

现有技术中，通过掺杂金属离子来提高TiO₂对太阳光谱的利用以及抑制光生电子-空穴对的复合是一种较为可行的技术方案，其主要原因在于，掺杂金属离子后，电子跃迁变为两步或多步，进而可降低光激发所需的能量，从而拓宽光响应范围。但实际操作中，不同类型的金属离子的掺杂所带来实际效果会有较大差别。而作为光催化剂应用时，根据催化对象不同，对于掺杂所需金属离子类型的需求也是不同的。另外，研究表明有机污染物与光催化剂的接触几率也直接影响光催化降解的效果。因此，基于TiO₂所制备的光催化剂仍有深入研究的必要。

发明内容

本申请目的在于提供一种多孔聚合物-TiO₂/金属复合材料，以其作为催化剂，可用于DMF、甲基橙、印染废水等有机污染物的光催化降解，从而为环境治理奠定一定材料基础。

本申请所采取的技术方案详述如下。

一种多孔聚合物-TiO₂/金属复合材料，该复合材料可以作为DMF、甲基橙、印染废水等有机污染物的光催化降解的催化剂，该复合材料（催化剂）的制备过程为：以TiO₂为基体，通过掺杂过渡金属离子Fe³⁺（或Fe²⁺）、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺后，进一步与多孔材料原位复合制备获得；

换算后，按质量份数计，TiO₂的质量份数为100份，过渡金属为1~20份，多孔材料为50~100份；具体制备步骤如下：

（1）溶解钛酸丁酯

反应容器中，加入钛酸丁酯5 mL，然后加入10 mL可与水互溶的有机溶剂（即，加入的为有机溶剂，但有机溶剂需要与水互溶，因此具体例如采用乙醇），充分搅拌混合得到溶液A；

（2）加入可溶性过渡金属盐溶液

在步骤（1）的溶液A中加入可溶性的过渡金属盐水溶液，反应不少于30min得到溶液B；

所述过渡金属为Fe、Co、Ni、Cu、Zn；