[发明专利]一种利用废弃烟头制备光催化剂的方法，光催化剂及应用

说明书

本发明提供了一种利用废弃烟头制备光催化剂的方法，光催化剂及应用，所述方法步骤为：收集使用过且含有烟焦油的废弃香烟过滤嘴，对所述废弃香烟过滤嘴进行预处理；对所述废弃香烟过滤嘴进行碳化；所述废弃香烟过滤嘴碳化后，分别采用水热法和热缩聚法在碳化废弃香烟过滤嘴上原位生长锌铟硫/氮化碳形成锌铟硫/氮化碳光催化剂。本发明通过碳化废弃香烟过滤嘴并在碳化后的废弃香烟过滤嘴上原位生长异质结光催化材料，在很大程度上提高了光催化剂的制氢效率，不仅实现了废物回收改善环境还能清洁能源。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种利用废弃烟头制备光催化剂的方法，光催化剂及应用。

背景技术

自从1972年藤岛昭报道了基于半导体的光催化分解制氢系统以来，光催化已成为解决能源消耗和环境污染问题的理想方法。氢气是目前已知燃料中具有最高能量质量比的燃料，且燃烧产物没有任何污染，是未来人类社会和经济发展中最具潜力的燃料。同时，相对于电能来说，氢能解决了储能的问题。我们知道，在太阳能或风力发电中产生电能虽然可以直接供电，但是当电能产量过大时，会造成浪费，而氢能是理想的储能燃料。

与此同时，解决环境问题除了需要发展清洁能源之外，解决日常是生活中产生的污染物也是重要的问题。烟草虽然有害健康，但是在全世界大部分地区都有着惊人的销售量，全球人口中具有吸烟习惯的比例也不可忽视，因此每天产生的香烟固体废弃物(主要是废弃香烟过滤嘴)对环境造成了重大挑战。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中能源消耗和环境污染等缺点，提供一种利用废弃烟头制备光催化剂的方法，光催化剂及应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下：

一种利用废弃烟头制备光催化剂的方法，包括如下步骤：

收集使用过且含有烟焦油的废弃香烟过滤嘴，对所述废弃香烟过滤嘴进行预处理；

对所述废弃香烟过滤嘴进行碳化；

所述废弃香烟过滤嘴碳化后，分别采用水热法和热缩聚法在碳化废弃香烟过滤嘴上原位生长锌铟硫/氮化碳形成锌铟硫/氮化碳光催化剂。

可选的，分别采用水热法和热缩聚法在碳化废弃香烟过滤嘴上依次原位生长锌铟硫/氮化碳的具体工艺包括：

锌铟硫在碳化烟嘴上的原位生长：将碳化后的香烟滤嘴放入六水合硝酸锌与四水合氯化铟混合溶液中，搅拌一段时间后加入柠檬酸水溶液，之后转移进入烘箱，保温一段时间转移至真空干燥箱烘干；

碳化氮的原位生长：将已经原位生长了锌铟硫的样品放入单氰胺水溶液中在真空干燥箱里保温，直至水分完全蒸干，然后将样品放入管式炉中加热并保温一段时间，以获得最终产品。

可选的，所述原位生长锌铟硫/氮化碳的具体工艺具体包括：

锌铟硫在碳化烟嘴上的原位生长：将碳化后的香烟滤嘴放入1mmo l六水合硝酸锌与四水合氯化铟混合溶液中，在50摄氏度下搅拌60分钟后加入6mmo l柠檬酸水溶液，之后转移进入烘箱在160摄氏度保温12小时转移至真空干燥箱于60摄氏度下烘干；

碳化氮的原位生长：将已经原位生长了锌铟硫的样品放入10mmo l的单氰胺水溶液中在真空干燥箱里于80摄氏度下保温，直至水分完全蒸干，然后将样品放入管式炉中以3摄氏度每分钟的加热速率加热至550摄氏度并保温4小时，以获得最终产品。

可选的，所述预处理包括剥除烟嘴外包裹的烟纸，再进行烘干去除水分。

可选的，在碳化废弃香烟过滤嘴上原位生长锌铟硫/氮化碳之前，对碳化废弃香烟过滤嘴进行粉碎。

可选的，碳化后的废弃香烟过滤嘴的纤维为螺旋梯状，所述螺旋梯状形态为锌铟硫/氮化碳光催化剂提供了丰富的负载位点和超大的比表面积。