[发明专利]一种光催化薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种可见光光催化薄膜的制备方法。

背景技术

光催化技术是一种催化剂利用自然界光能转换成化学反应所需的能量，从而促进化学反应的技术，它具有节约能源、反应条件温和、二次污染少等优点，在治理环境污染方面尤为重要。近年来人们一直致力于提高光催化剂的效率和改善其制备方法工艺的工作，而这也是决定该技术能否用于工业化应用的关键。德国《应用化学》（Angewandte Chemie,2008年47期7931页）发表的的Ag/AgCl是近年来备受关注的一种新型异质半导体光催化剂，它可以吸收波长大于420nm的可见光，且因其金属和半导体的等离子体共振效应，提高了光生电子-空穴的分离效率，提高了其光催化活性，在光催化及环境净化方面具有很大的应用价值。

光催化薄膜技术是将膜与光催化剂相复合的一种新的化工强化技术，具有可循环利用、易回收、节能、环保、高效等优点，广泛应用于生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理等领域。因为Ag/AgCl这种材料其制备成本较为昂贵，为了提高其循环利用性，近年来国内外开展了一系列在柔性纤维基质上负载光催化剂的研究，利用材料的三维和多级结构特征，突破了负载型光催化材料局限于陶瓷、金属等无机材料的限制。荷兰《反应&功能材料》（Reactive&Functional Polymers,2011年71期1071页）利用静电纺丝的方法将聚丙烯晴纤维与Ag/AgCl材料复合在一起，得到具有光催化效果的聚丙烯晴纤维膜，但是，静电纺丝法制得的聚丙烯晴纤维的直径较粗，而且分布不均匀，且此方法不能大规模应用。

发明内容

为解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明旨在提供一种适于工业化应用的光催化薄膜的制备方法，以期可以获得可循环的高效可见光光催化薄膜。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明一种光催化薄膜的制备方法，其特点在于按如下步骤进行：

a、将聚氨酯泡沫材料加工至1-3mm厚，然后用清洗液体超声清洗10～30min，最后再在60～65℃条件下干燥10min，得备用聚氨酯泡沫材料；

b、将六水合氯化铁加入到聚乙烯吡咯烷酮水溶液中混合，获得氯化铁溶液；边搅拌边将银纳米线加入到聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，获得银纳米线溶液；将所述氯化铁溶液加入到所述银纳米线溶液中，以900rpm～1500rpm的速度搅拌2h，然后在无光条件下进行氧化反应后得到银和氯化银混合异质结构；

c、用去离子水和无水乙醇将所述银和氯化银混合异质结构中的聚乙烯吡咯烷酮洗去，得到异质结构纳米线；

d、将所述异质结构纳米线分散于溶剂中获得浆料，将所述备用聚氨酯泡沫材料浸泡在所述浆料中5-10min，取出后在60～65℃干燥15～30min，即得光催化薄膜。

本发明的制备方法，其特点也在于：步骤a中，所述清洗液体为去离子水、无水乙醇及丙酮中的一种或任意几种的组合。

步骤b中，所述银纳米线的质量与所述六水合氯化铁的物质的量比为（5g～15g）:（1mol～45mol）。

步骤b中，所述氧化反应的温度为20℃～30℃，时间为0.5h～2h。

步骤c中，聚乙烯吡咯烷酮采用离心清洗的方式洗去，每次离心后获得沉淀物及溶解有聚乙烯吡咯烷酮的上清液，将上清液倒掉后，再次离心，离心次数为为3～5次。

步骤d中，所述溶剂为乙醇。

步骤d中，所述异质结构纳米线的质量与所述溶剂的体积的比例为（1g～10g）：1L。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明提供了一种制备可循环的高效可见光光催化薄膜的方法，该方法设计新颖，制备方法工艺简单、成本低廉，易于工业化生产；本方法中所选用的原料来源广泛，孔径可调，易于加工，用于膜分离时具有较大的流通量，对有机污染物降解效果好，无二次污染，可反复循环使用。

附图说明

图1为本发明实施例1所获得的Ag/AgCl异质结构纳米线的扫描电镜照片；

图2为本发明实施例1所获得的Ag/AgCl光催化薄膜的扫描电镜照片；

图3为本发明实施例2所获得的Ag/AgCl光催化薄膜的扫描电镜照片；

图4为本发明实施例3所获得的Ag/AgCl光催化薄膜的扫描电镜照片；

图5为本发明实施例5所获得的Ag/AgCl光催化薄膜降解甲基橙溶液的紫外吸收光谱图；