[发明专利]一种三维立体光催化复合体系及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种三维立体光催化复合体系，包括光催化仿真草和复合在光催化仿真草根部的光催化纤维材料。本发明的光催化仿真草和光催化纤维材料由光催化涂料涂覆在仿真草和纤维材料表面制备而成，光催化涂料中包括催化剂和溶胶，溶胶和光催化剂可以在基材表面形成自组装三维堆叠结构，可以提高有机污染物与光催化剂的接触面积，从而提高光催化剂的利用效率；并且溶胶的加入使得光催化剂与基材之间形成隔离层，避免了光催化剂腐蚀基材的现象，还能增强光催化剂与基材之间的作用力，使光催化剂颗粒不易脱落。

技术领域

本发明涉及光催化的技术领域，特别涉及一种三维立体光催化复合体系及其制备方法和应用。

背景技术

随着当代科技飞速的发展，人与自然的矛盾日益尖锐。其中水资源作为人们生命活动和日常生活中必不可少的一部分，却存在大量新兴、人为的污染物导致水资源的严重污染，存在于水中难以生物降解的微污染物，不仅破坏生态环境的平衡，而且严重影响人们的身体健康。

光催化是一种绿色环保、环境友好型去除有机污染物的方法，具有良好的化学稳定性、热稳定性，且催化过程无毒性，对环境友好，得到了人们的广泛关注。光催化技术应用于水环境的治理早已有了先例，比如将光催化剂负载在一些塑料载体表面，再将载体铺设水中，但是这种方法没并没有得到广泛的应用，主要因为塑料载体为高分子材料，表面附着的光催化剂在氧化有机污染物的同时也会氧化载体本身，致使基体材料受损，更易变色、变形，并且光催化剂颗粒容易脱落，导致光催化效果不好。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种三维立体光催化复合体系及其制备方法和应用。本发明提供的三维立体光催化复合体系光催化效果好、催化剂颗粒不易脱落，且在光催化过程中基体本身材质不会受损。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种三维立体光催化复合体系，包括光催化仿真草和复合在仿真草根部的光催化纤维材料；

所述光催化仿真草由光催化涂料涂覆在仿真草表面制备而成；

所述光催化纤维材料由光催化涂料涂覆在纤维材料表面制备而成或由纤维材料在光催化涂料中浸轧得到；

所述光催化涂料包括光催化剂、溶胶和溶剂或包括分装的光催化剂分散液和溶胶溶液；

所述光催化剂为二氧化钛、二氧化钛-石墨烯复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳的复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、二氧化钛-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、金属酞菁-三氧化钨复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨的复合物、二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中的一种或几种的混合物；

所述溶胶为硅溶胶和/或铝溶胶。

优选的，所述溶胶的pH值为3～11；

所述溶胶的浓度为2～50wt％；

所述溶胶的粒径为1～100nm。

优选的，所述溶胶中还包括石墨烯；所述溶胶中石墨烯的质量含量为光催化剂质量的0.1～2％。

优选的，所述光催化涂料包括光催化剂、溶胶和溶剂时；所述光催化涂料中光催化剂的质量和溶剂的体积比为1～30g：1L；所述光催化涂料中溶胶的质量和溶剂的体积比为0.1～15g：1L；

优选的，所述光催化涂料包括分装的光催化剂分散液和溶胶溶液时；所述光催化剂分散液中光催化剂的质量和溶剂的体积比为1～30g：1L；所述溶胶溶液中溶胶的质量和溶剂的体积比为0.1～15g：1L。

优选的，所述光催化剂在仿真草表面的干膜负载量为0.1～12g/m²；