[发明专利]一种TiO2/棉花基炭纤维光催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种TiO₂/棉花基炭纤维光催化剂的制备方法，包括将洗净的棉花在氮气气氛下碳化2h，得到棉花基炭纤维；之后在HCl溶液中，搅拌加入钛酸丁酯，待溶液澄清后转移至水热釜中，加入上述制备的棉花基炭纤维，水热反应12h；将得到的产物过滤，用水洗涤，在烘箱中干燥，最后在氮气气氛下焙烧4h，得到TiO₂/棉花基炭纤维光催化剂。上述制备方法以棉花纤维碳化后得到的纤维状炭为载体，钛酸丁酯为纳米TiO₂的前驱物，通过水热反应将纳米TiO₂均匀负载在载体表面，即可得到负载型TiO₂/棉花基炭纤维光催化剂；该TiO₂/棉花基炭纤维光催化剂采用棉花基炭纤维为载体，原料易得，成本低廉，且能有效防止纳米TiO₂的团聚。

技术领域

本发明涉及负载型光催化剂技术领域，具体涉及一种TiO₂/棉花基炭纤维光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着大气污染、水环境污染等环境污染问题日益严峻，半导体光催化材料由于在治理环境等方面的巨大潜力引起了研究人员的关注。在常用的半导体材料中，二氧化钛(TiO₂)因其具有廉价、稳定、性能优异，无毒等优点得到了深入而广泛的研究。纳米TiO₂粉末虽然具有较高的催化活性，但存在易聚集、易失活、较难回收等缺点，限制了其使用。而对TiO₂进行负载化是解决这一问题的有效途径。目前各种各样的材料都被用作纳米TiO₂的载体，包括介孔SiO₂、石墨烯等，TiO₂与这些载体形成的复合材料具有更好的光催化性能。然而，介孔SiO₂、石墨烯等材料制备繁琐，价格昂贵。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种TiO₂/棉花基炭纤维光催化剂，以棉花纤维碳化后的纤维状炭为载体，能有效防止纳米TiO₂的团聚，其制备方法简便，能有效解决现有的介孔SiO₂、石墨烯等材料作为载体时制备过程繁琐的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

本发明TiO₂/棉花基炭纤维光催化剂的制备方法包括以下步骤：

S1.将洗净的棉花在氮气气氛下300～800℃碳化2h，得到棉花基炭纤维；

S2.在HCl溶液中，搅拌加入钛酸丁酯，待溶液澄清后转移至水热釜中，加入步骤(1)中制备的棉花基炭纤维，水热反应12h；

S3.将步骤S2的产物过滤，用水洗涤，在烘箱中干燥，最后在氮气气氛下焙烧4h，得到TiO₂/棉花基炭纤维光催化剂。

其中步骤S2中HCl溶液的浓度为2～6mol/L；且钛酸丁酯、棉花基炭纤维及HCl溶液的质量比为1.05～8.4:1:250。

上述水热反应的温度为150～180℃；焙烧温度为450℃。

采用上述方法制备的TiO₂/棉花基炭纤维光催化剂，以棉花纤维碳化后得到的纤维状炭为载体，钛酸丁酯为纳米TiO₂的前驱物，通过水热反应将纳米TiO₂均匀负载在载体表面，得到负载型TiO₂/棉花基炭纤维光催化剂。

上述技术方案提供的TiO₂/棉花基炭纤维光催化剂及其制备方法，与现有技术相比，存在以下有益效果：

(1)采用棉花纤维氮气碳化得到的棉花基炭纤维为载体，原料易得，成本低廉，来源丰富；