[发明专利]具有光催化效应纳米碳化硼/聚偏氟乙烯膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚偏氟乙烯膜及其制备方法，尤其涉及一种具有光催化效应纳米碳化硼/聚偏氟乙烯膜及其制备方法，属于无机纳光催化材料领域。具有光催化效应纳米碳化硼/聚偏氟乙烯膜，由下述组分构成：15‑18wt%聚偏氟乙烯、1‑4wt%的纳米碳化硼和78‑84wt%的有机溶剂；包括下述步骤：1）材料预处理；2）铸膜液的制备；3）纳米碳化硼/聚偏氟乙烯膜的制备。本发明的优点效果：本发明采用将纳米碳化硼粉末掺入聚合物膜基质中，通过浸没沉淀相转化法制备出具有光催化效应的复合膜材料。具有制备工艺简单，能大规模生产。制备出的纳米碳化硼/聚偏氟乙烯光催化膜对浓度为50mg/L的罗丹明溶液具有良好的降解效果。本发明通过高级氧化过程起到自清洁作用，可重复使用；优异的物理性能增加了膜的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯膜及其制备方法，尤其涉及一种具有光催化效应纳米碳化硼/聚偏氟乙烯膜及其制备方法，属于无机纳光催化材料领域。

背景技术

水污染是当今世界面临的主要环境问题之一，随着工业的发展，工业废水迅速增加。纺织和造纸工业生产的染料废水是一个常见而重要的水污染问题，严重威胁环境和人类的健康。光催化技术是近年来的新兴技术，利用光催化剂半导体吸收可见光后产生的具有强氧化还原能力的电子-空穴对，使目标污染物矿化。该过程无其他污染物的产生，是一种降解水体中有机污染物的有效手段。

纳米碳化硼（B₄C）作为p型半导体材料，具有相对较好的带隙和较强的可见光响应能力。且碳化硼具有自感应扭曲的二十面体的结构及3c-2e缺电子化学键，不仅可以产生新的中间能隙状态，降低其导带边缘改善对可见光的吸收，且其光激发载流子的寿命比传统的半导体（例如类金刚石碳，a-Se）长得多。因此碳化硼被认为是可见光照射下最有前途，成本最低，毒性最小的光催化剂之一。但传统的光催化剂粉末在实际应用时常分散于污染水体中，不易回收，容易造成水体二次污染，且在水体中易团聚的现象大大减小了其光催化面积，导致光催化活性降低。

如何解决纳米光催化剂粉末的回收问题，减少团聚增加催化反应面积提高其光催化活性是使其能够广泛地应用于实际工业废水处理的关键。经文献检索发现，无相关的纳米碳化硼/聚合物光催化膜的制备方法。

发明内容

为达上述目的是本发明提供一种具有光催化效应纳米碳化硼/聚偏氟乙烯膜及其制备方法，目的是将纳米碳化硼粉末掺入聚合物膜基质中制备纳米碳化硼聚合物复合膜，解决污水中有机污染物的降解及光催化剂粉末的回收问题。

为达上述目的本发明具有光催化效应纳米碳化硼/聚偏氟乙烯膜，由下述组分构成：15-18wt%聚偏氟乙烯、1-4wt%的纳米碳化硼和78-84wt%的有机溶剂。

所述的有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）或N,N-二甲基甲酰胺（DMF）。

具有光催化效应纳米碳化硼/聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

1）材料预处理:称取15-18wt%聚偏氟乙烯和1-4wt%的纳米碳化硼粉末，放入鼓风干燥箱中干燥；

2）铸膜液的制备：将干燥后的纳米碳化硼粉末研磨使颗粒均匀细化，然后加入到一半的有机溶剂中，利用探头超声分散器进行超声分散得到分散液，向分散液中加入干燥后的聚偏氟乙烯和剩余的有机溶剂得混合液；将配置好的混合液进行搅拌，使聚偏氟乙烯完全溶解于有机溶剂中；搅拌后的聚合物溶液进行超声脱气处理使气泡完全脱除得到涂料溶液；

3）纳米碳化硼/聚偏氟乙烯膜的制备：将涂料溶液浇铸在一块干净的玻璃板上，利用铸膜器铸膜，将碳化硼/聚偏氟乙烯膜立即浸入凝固浴中，在室温下充分浸泡以避免溶剂残留。

所述的纳米碳化硼粒径为30-50nm。

所述的聚偏氟乙烯型号为6010或 kf850。

所述的步骤1）中的干燥条件为60-80℃干燥2-4h。