[发明专利]一种纳米C/N/Si/TiO2

说明书

本发明涉及一种纳米C/N/Si/TiO₂光催化复合材料的制备方法，将碳源、氮源、硅源混合溶解到无水乙醇中，加入纳米二氧化钛搅拌均匀，烘干后得到C/N/Si/TiO₂粉末，煅烧后冷却至室温，然后研磨，得到纳米C/N/Si/TiO₂粉末，将其加入到海藻酸钠溶液中，60～70℃水浴下搅拌均匀，将得到的透明溶胶用注射器逐滴滴入到氯化钙溶液中，得到凝胶小球，用蒸馏水清洗后，自然风干。本发明工艺简单，成本低，制得的纳米材料在可见光下具有优良的催化性能，启动电势明显小于纯TiO₂，又能有效分离光生电子空穴，在可见光条件下，120分钟去除亚甲基蓝效率达到43.38％，与纯TIO₂相比提高了27.1％。

技术领域

本发明涉及一种纳米C/N/Si/TiO₂光催化复合材料的制备方法，属于无机催化材料领域。

背景技术

印染是纺织行业中污染最重的工序,废水排放量占行业废水排放总量的60-80％，是影响和制约纺织工业发展的关键环节，也是工业污染防治和节水的重中之重。采用传统物理法、化学法、生物法处理印染污水，存在成本高、效率低的问题，目前，大多数采用的生物-物理治理方法，但只能达到基本排放要求。

无机半导体光催化材料纳米TiO₂稳定性强、成本低且对人体无毒性，在紫外光照射下，可以产生高活性的羟基自由基，而羟基自由基由于其超强的氧化特性，几乎可以降解和矿化所有有机污染物。在难降解印染废水的深度处理中具有较好的应用前景。但是纳米TiO₂作为光催化剂存在可见光无法激发、不易回收等缺点。为了解决这个问题，将纳米二氧化钛掺杂改性，并负载在稳定的载体上，成为一种有效的解决方法。

现有技术中已有相关介绍，例如，申请号为201310204442.3的中国发明专利介绍了一种二氧化钛/活性炭光催化剂及其制备方法和应用,该专利采用活性炭改性二氧化钛的方法制备得到光催化剂,但制得的光催化剂在可见光下没有降解的能力；申请号为201310168522.8的中国发明专利介绍了一种具有核壳结构二氧化钛包覆纳米铜的制备方法,该专利将二氧化钛包覆在氧化铜外面，形成核壳结构,但在光催化时氧化铜在里面不能完全起到促进作用,只能用于降解有机物,且制备出的样品颗粒较大,比表面小,不能有效利用光照；申请号为201310226774.1的中国发明专利介绍了一种改性二氧化钛/竹炭复合材料及在太阳光下使染料废水脱色的方法,该专利采用改性二氧化钛复合竹炭制得复合材料，工艺过于复杂，且很难说明是吸附产生的降解效果还是光催化导致的降解效果；申请号为201310102282.1的中国发明专利介绍了一种高活性二维掺杂改性二氧化钛纳米粉光催化材料及其制备方法，该专利采用Ce、N掺杂二氧化钛，制备方法繁琐，采用钛酸四丁酯作为钛源过于昂贵。上述现有技术所制作的材料大多为粉末状，不利于材料的二次回收利用。

综上所述，目前的改性TiO₂光催化剂都存在可见光条件下光催化性能不理想，或者制备工艺繁琐，制备成本高，难以回收利用等问题。因此迫切需要寻求一种可靠、成本低、制备工艺简单、易于回收的高效光催化剂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中改性TiO₂光催化剂存在的不足，提供一种纳米C/N/Si/TiO₂光催化复合材料的制备方法，工艺简单，成本低，制得的光催化复合材料在可见光下具有优良的催化性能，并且易于回收利用。

技术方案

一种纳米C/N/Si/TiO₂光催化复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将碳源、氮源、硅源混合溶解到无水乙醇中，得到碳源/氮源/硅源的无水乙醇溶液，加入纳米二氧化钛后，搅拌均匀，得到碳源/氮源/硅源/二氧化钛混合液；

(2)将碳源/氮源/硅源/二氧化钛混合液烘干，得到C/N/Si/TiO₂粉末；