[发明专利]一种多孔二氧化钛复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及光催化剂技术领域，提供了一种多孔二氧化钛复合材料的制备方法。本发明将二氧化钛和氧化石墨烯，通过静电纺丝将其固定在纳米纤维表面；通过水热反应，将氧化石墨烯还原成石墨烯，利用石墨烯良好的电子导体，以及较低的费米能级特点，使二氧化钛导带上积累的光生电子可以流向能带位置较低的石墨烯平面，从而达到了增大二氧化钛上光生电子空穴分离效率的作用；并通过水热反应，将纤维变成多孔结构，可以进一步增加纤维的比表面积，将目标污染物吸附在纤维表面，从而提高活性物种的利用效率；此外，水热反应后得到的石墨烯，对有机分子产生共轭吸附，有助于光催化纳米纤维进一步发挥作用，最终提高了二氧化钛的光催化能力。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，具体涉及一种多孔二氧化钛复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

水是生命之源，所有生命存在都离不开水。但随着社会经济快速发展，城市化进程加快，有机物对水体造成的污染日渐加剧。实现对水体中有机污染物的有效处理迫在眉睫。目前对水中有机污染物的处理方法众多，其中光催化降解是指利用辐射、光催化剂在反应体系中产生的活性极强的自由基，再通过自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移等过程将污染物全部降解为无机物的过程，具有反应条件要求低，适用范围广，不产生二次污染等优点，成为该领域的重点和热点。

二氧化钛作为光催化剂用于水处理具备众多优势，现有技术中为了提高对有机物的处理效率，通常是将二氧化钛通过静电纺丝负载在纤维上，提高其对有机物的处理效率，但是上述制备方法得到的二氧化钛光催化剂对有机物的处理效率还是不够理想。因此，需要提高一种催化效率高的二氧化钛催化剂的制备方法。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种多孔二氧化钛复合材料的制备方法。利用本发明提供制备方法得到的多孔二氧化钛复合材料在光催化有机物时，催化降解效率接近100％。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种多孔二氧化钛复合材料的制备方法，包括以下步骤。

(1)将氧化石墨烯、二氧化钛、N,N-二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯腈混合，得到纺丝液；

(2)将所述步骤(1)得到的纺丝液进行静电纺丝，得到纳米纤维；

(3)将所述步骤(2)得到的纳米纤维、水和乙醇混合进行水热反应，得到多孔二氧化钛复合材料。

优选地，氧化石墨烯的质量和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为(10～50)mg：10ml。

优选地，所述步骤(1)中的氧化石墨烯和二氧化钛的质量比为(1～5)：(10～30)。

优选地，所述步骤(1)中的聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(0.5～5)：1。

优选地，所述步骤(1)中的聚丙烯腈和二氧化钛的质量比为(1～15)：1。

优选地，所述步骤(2)中的静电纺丝的设置电压为11～15KV；静电纺丝的推进速度为0.015～0.035mL/min。

优选地，所述步骤(3)中的水和乙醇的体积比为(1～3)：1。

优选地，所述步骤(3)中的水热反应的温度为90～140℃，水热反应的时间为3～8h。

本发明提供了上述方案所述的制备方法制备的多孔二氧化钛复合材料，所述多孔二氧化钛复合材料的比表面积为48～55m²/g。

本发明还提供了上述方案所述的多孔二氧化钛复合材料在光催化降解有机物中的应用。