[发明专利]一种3D打印光催化器件的制备方法

说明书

本发明公开一种3D打印光催化器件的制备方法，由以下方法制得：通过制备可造孔线材和高透光线材，将可造孔线材打印成器件边框，高透光线材打印上下面板，再在器件内部填装光催化剂后封装，得3D打印光催化器件。本发明利用边框多孔性使得污染物分子自由进出，阻止粉体光催化扩散，解决了难收回的问题，制备方法简单，成本低廉，器件可重复利用，光催化效果较好。

技术领域

本发明属于环境处理技术领域，具体涉及一一种3D打印光催化器件的制备方法。

背景技术

随着工业化进程加速，能源短缺和环境污染问题日益突出。水体污染一直是一个严重的环境问题，水体中即使是微量重金属、染料、药物对人体损害都是极大的。水污染处理方法很多，其中光催化技术是一种利用新能源来解决环境污染问题的有效方法，它利用光催化降解有毒有害物质，提供了一种非常环保治理污染方法。但是目前大部分光催化剂为粉体，难回收成为限制其应用的一大难题，器件化则是解决这个难题的可行方法。

目前实现器件化方法很多，如将催化剂涂覆在各种材料表面，CN201510118618.2和CN201510118543.8公开了两种光催化涂覆剂的制备方法和涂覆方法，这种方法负载率较高，但较为复杂，且固载的催化剂易脱落。也有与高分子材料直接熔融共混制成各种光催化材料，此法较为简单，但催化剂大部分包覆在高分子内部，造成浪费。

3D打印是一种新型的智能增材制造技术，相比传统成型方式相比，具有快速制备、精细化制造、材料利用率高、制件结构可设计等优点。其中熔融沉积成型(FDM)最为普及的3D打印技术，它可将高分子材料打印成复杂结构的器件，以满足不同应用的不同需求。

设计“纽扣电池”式的容器，纽扣的上下面由高透光树脂材料经3D打印而成，而纽扣的边框由可造孔材料打印而成，放入水中形成多孔，实现染料分子的自由进出，阻止粉体光催化扩散，解决了难收回的问题。制备方法简单，成本低廉，器件可重复利用，光催化效果好。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种3D打印光催化器件的制备方法。为了实现本发明的目的，具体技术方案如下：

一种3D打印光催化器件的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比将塑料基材、水溶性造孔剂混匀后通过螺杆熔融挤出造粒，将所得粒料通过线材机牵引成3D打印线材，得到可造孔线材；

(2)将高透光树脂通过螺杆熔融挤出造粒，将所得粒料通过线材机牵引成3D打印线材，得到高透光线材；

(3)通过多材质3D打印机一体化打印，将步骤(1)中得到的可造孔线材打印成器件边框，步骤(2)中得到的高透光线材打印上下面板，再在器件的上下面板之间所形成的内部空腔中填装光催化剂后封装，得3D打印光催化器件，可造孔线材打印成的器件边框在放入水中能形成多孔，实现染料分子的自由进出，且能阻止粉体光催化扩散，解决了难收回的问题。

所述的水溶性造孔剂选自PVP、PVA、蔗糖、NaCl、碳酸钠中一种或几种。

所述步骤（1）中的塑料基材与水溶性造孔剂的配比为：塑料基材60~95份，水溶性造孔剂20~40份。

所述的塑料基材选自聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二脂(PBS)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)中的一种或多种。

所述的高透光树脂选自聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PCTG)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种或多种。

所述的光催化剂选自二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、二氧化锆(ZrO2)、硫化镉(CdS)或其衍生物。