[发明专利]活性炭纤维负载TiO2光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种活性炭纤维负载TiO₂光催化剂的制备方法，其包括如下步骤：分别配制模板剂溶液和前驱体溶液；将所述模板剂溶液和前驱体溶液混匀，得到淬火溶液；将所述淬火溶液在‑20～0℃下进行热致相分离，得到模板剂/TiO₂复合纤维；将所述模板剂/TiO₂复合纤维在氢氧化钠的乙醇溶液中进行水解后，于80℃下的氯化铵溶液中浸泡活化，最后在400～700℃的氮气氛中进行炭化，得到所述活性炭纤维负载TiO₂光催化剂。本发明具有的有益效果：本发明利用廉价的醋酸纤维素为原料，采用原位负载的方式，实现TiO₂在活性炭纤维上的原位负载，降低了催化剂的制备成本，提高了TiO₂的负载量。

技术领域

本发明涉及一种活性炭纤维负载TiO₂光催化剂的制备方法，属于多孔纳米材料技术领域。

背景技术

随着工农业的快速发展，废水废气尤其是含有苯环、多环类、含氯类有机物污染已成为主要的环境污染源。生化处理虽然能够彻底处理此类污染物，但是其成本高且不同体系生化能力差异较大，限制其广泛应用。光催化能克服成本高缺点，且能够非选择性氧化降解这类有机物并使之矿化，最终生成对环境无污染的二氧化碳和水，在环境治理方面得到广泛应用。催化剂是光催化反应的关键部分，催化剂的活性和固定化是光催化反应能否实现工业化的一个决定因素。催化剂的活性与催化剂的光响应速率、光利用率和污染物浓度等有关。为了提高催化剂的催化效率，主要通过贵金属沉积、过渡金属掺杂、表面修饰、负载和复合等方法。

活性炭纤维独特的孔隙结构、表面特性和高比表面积，其对有机物具有吸附效率快、吸附容量大等特点，被广泛应用于废水、废气的处理。将光催化剂TiO₂负载在高比表面积的活性炭纤维上，有机物在活性炭纤维表面通过吸附和富聚形成细微范围内的局部高浓度，可为提供高浓度有机污染物光催化反应环境，加快污染物光催化降解反应的速率。同时，通过扩散作用使吸附的污染物向TiO₂表面迁移，TiO₂分解吸附在载体上的有机污染物，使载体实现了原位再生。这种催化剂与载体的相互作用可增强TiO₂的光催化活性，具有吸附和光催化降解的协同作用，因而提高光催化效率。

目前将TiO₂负载到活性炭纤维上主要通过如下方法制备：将钛酸四丁酯溶解在乙醇和冰醋酸溶液中形成溶胶-凝胶，后将活性炭纤维浸泡在上述溶液中，干燥、煅烧(或水热法)得到活性炭纤维负载TiO₂光催化剂(Wu M et al., A novel fabrication method fortitanium dioxide/activated carbon fiber electrodes and the effects oftitaniumdioxide on phenol degradation.Journal ofEnvironmental Chemical Engineering,2016,4,3646；Zhang Y et al.,Application of titanium dioxide-loaded activatedcarbon fiber in a pulsed discharge reactor for degradation ofmethylorange.Chemical Engineering Journal,2010,162,1045)。此过程使用的原材料为活性炭纤维，价格昂贵，且负载过程中TiO₂负载量较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活性炭纤维负载TiO₂光催化剂的制备方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种活性炭纤维负载TiO₂光催化剂的制备方法，其包括如下步骤：

分别配制模板剂溶液和前驱体溶液；