[发明专利]一种碳复合磷酸铟光催化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境污染控制新材料领域，尤其涉及一种碳复合磷酸铟光催化材料的制备方法。

背景技术

随着科技的发展，来自工农业生产中产生的毒害有机污染物严重威胁着环境和人类的健康，寻求一种新型高效的环境治理技术具有重要的意义。光催化技术因其节能、高效、污染物降解彻底、无二次污染优点，目前已成为一种具有重要应用前景的新兴环境治理技术。近年来，新型高效的可见光光催化剂的研制成为光催化技术中的一个重要研究内容，其中具有表面等离子共振效应的光催化材料，因其独特的表面物理化学性质和高效的可见光光催化性能，成为研究的热点之一。但纳米颗粒物容易团聚，团聚后表面积大大减小，效果减弱。

磷酸盐具有开放式结构，这种结构的无机晶体材料在均相催化、吸附、离子分离等方面的广泛应用, 已成为最近材料研究的热点。磷酸铟也由于具有开放孔道微孔结构，因此吸引了人们的注意力。传统的方法是用水热、溶剂热和离子热合成的方法，选择具有形成微孔化合物潜能的有机分子和金属配合物作为结构导向剂，以可以作为路易斯酸催化活性中心的铟(III)作为金属中心，来合成具有开放骨架的磷酸盐微孔化合物。

碳质材料有较好的电子传递作用，但如果碳和催化剂活性物质接触不好，则会影响电子传递，或是结合较弱，导致剥离，这些都会影响光催化的效率。静电纺丝是一种便捷高效的制备纳米纤维材料的技术，其通过在注射器针头与接收基板间施加高电压形成强静电场，牵引聚合物溶液进行纺丝。纺丝后才产品经过处理，可以得到相应的产品。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种碳复合磷酸铟光催化材料的制备方法。

本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤：

1）将1~3 g氯化铟加入到10~15 mL乙醚中，用超声溶解，然后加入3~5 g聚丙烯酰胺，搅拌，得到均一的纺丝液，静电纺丝，得到含有氯化铟的聚丙烯酰胺纳米纤维；

2）将得到的含有氯化铟的聚丙烯酰胺纳米纤维置于管式炉中，在氮气气氛下，10℃/min的速度加热，至450~500℃，恒温3~5 h，再停止加热，持续通入氮气自然降温到室温，得到碳复合的氯化铟；

3）将得到的碳复合的氯化铟置于50~100 mL浓度为2~20 mg/L的磷酸溶液中，浸渍10~25 h后，去除磷酸溶液，用纯净水清洗2~3遍，60~80℃烘干，获得一种碳复合磷酸铟光催化材料。

本发明的优点是：1. 将磷酸铟负植入纳米碳纤维中，有利于电子传递。2. 磷酸铟和碳纤维紧密复合，不容易剥离，反应后固液分离方便。

具体实施方式

以下进一步提供本发明的3个实施例：

实施例1

将3 g氯化铟加入到15 mL乙醚中，用超声溶解，然后加5 g聚丙烯酰胺，搅拌，得到均一的纺丝液，静电纺丝，得到含有氯化铟的聚丙烯酰胺纳米纤维；将得到的含有氯化铟的聚丙烯酰胺纳米纤维置于管式炉中，在氮气气氛下，10℃/min的速度加热，至500℃，恒温5 h，再停止加热，持续通入氮气自然降温到室温，得到碳复合的氯化铟；将得到的碳复合的氯化铟置于100 mL浓度为20 mg/L的磷酸溶液中，浸渍25 h后，去除磷酸溶液，用纯净水清洗3遍， 80℃烘干，获得一种碳复合磷酸铟光催化材料。

将制得的碳复合磷酸铟光催化材料用于处理含亚甲基蓝废水： 0.4 g碳复合磷酸铟光催化材料加入到200 mL 浓度为30 mg/L 的亚甲基蓝废水中，在120 W的LED灯照射下，反应30 min，脱色率为96.8%，催化剂分离重复利用5次后，同样条件下，反应30min，脱色率为92.6%。同样质量的磷酸铟颗粒在相同的条件下，30min时脱色率为90.6%，相比碳复合磷酸铟光催化材料，纯磷酸铟颗粒所含铟的量相对要大得多，因此本申请所得到的产品更经济，效果更好。

实施例2

将1 g氯化铟加入到10 mL乙醚中，用超声溶解，然后加入3 g聚丙烯酰胺，搅拌，得到均一的纺丝液，静电纺丝，得到含有氯化铟的聚丙烯酰胺纳米纤维；将得到的含有氯化铟的聚丙烯酰胺纳米纤维置于管式炉中，在氮气气氛下，10℃/min的速度加热，至450℃，恒温3 h，再停止加热，持续通入氮气自然降温到室温，得到碳复合的氯化铟；将得到的碳复合的氯化铟置于50 mL浓度为2 mg/L的磷酸溶液中，浸渍10 h后，去除磷酸溶液，用纯净水清洗2遍，60℃烘干，获得一种碳复合磷酸铟光催化材料。