[发明专利]一种H-CNCs/TiO2复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种H‑CNCs/TiO₂复合光催化剂，所述光催化剂为在碳纳米笼表面负载二氧化钛的同时接枝氯化血红素；其中，所述氯化血红素的接枝量为3.2～12.8μmol/g。本发明还公开了上述H‑CNCs/TiO₂复合光催化剂的制备方法和在吸附降解结晶紫染料分子方面的应用。本发明H‑CNCs/TiO₂复合光催化剂的比表面积进一步增大，吸附能力进一步增强，光催化活性得到进一步提高，其在紫外光和可见光下均能快速吸附和降解水中有机污染物，尤其对水体中结晶紫染料分子(CV)具有极强的吸附能力和光催化活性，去除效果好。

技术领域

本发明涉及一种H-CNCs/TiO₂复合光催化剂，还涉及上述H-TiO₂/CNCs复合光催化剂的制备方法和应用，属于光催化剂领域。

背景技术

近年来，我国染料的年产量在持续增长。染料行业属于高耗能、高污染行业。据相关数据显示，每生产1t染料，大约排放废水744m3。生产染料的原料中主要有蒽醌类、芳香族类、苯胺类、苯酚类和硝基苯类等有机物。并且在生产染料的过程中，会使用大量的酸碱，如果后期处理不当，这些物质都可能进入染料废水，使废水的COD值、PH 值等超标，进而污染自然水体，对水生动植物及人类的生产、生活带来危害。

如今，光催化领域迅速发展，光催化降解有机物更是光催化研究领域的一个重要分支。利用TiO₂光催化降解有机染料不仅效率高、成本低而且环保可靠。但是由于TiO₂的禁带宽度为3.2ev，只能被波长小于380nm的紫外光所激发；而太阳光中大约只有4％的紫外光，对其余约96％的可见光均不能产生响应。另外，当TiO₂受到太阳光辐射时，被太阳光所激发的电子-空穴对很容易在内部迅速复合，这大大阻碍了TiO₂在实际光催化领域的应用。因此需要对TiO₂进行改性处理，从而提高其光催化性能。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种在碳纳米笼表面负载TiO₂同时接枝氯化血红素的复合光催化剂，该光催化剂不仅在紫外光和可见光下均能对光产生响应从而降解水中的有机污染物，而且还能对有机污染物进行吸附去除。

本发明还要解决的技术问题是提供上述H-CNCs/TiO₂复合光催化剂的制备方法。

本发明最后要解决的技术问题是提供上述H-CNCs/TiO₂复合光催化剂在吸附降解结晶紫染料分子方面的应用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种H-CNCs/TiO₂复合光催化剂，所述光催化剂为在碳纳米笼表面负载二氧化钛的同时接枝氯化血红素；其中，所述二氧化钛的负载量为97.8％，所述氯化血红素的接枝量为3.2～12.8μmol/g。

上述H-CNCs/TiO₂复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，取一定量的CNCs、钛酸丁酯和乙酸加入无水乙醇中，搅拌得到混合液A；

步骤2，将步骤1的混合液A置于反应釜中于高温下反应；

步骤3，将反应后的物料洗涤、离心、干燥后得到CNCs/TiO₂；

步骤4，将制得的CNCs/TiO₂溶于浓度为8mol/L的HNO₃溶液中，水浴条件下搅拌一定时间，再抽滤并烘干处理，得到酸化CNCs/TiO₂；其中，所述CNCs/TiO₂在HNO₃溶液中浓度为10g/L；