[发明专利]细菌纤维素/聚多巴胺/二氧化钛复合光催化材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种细菌纤维素/聚多巴胺/二氧化钛复合光催化材料及其制备方法。所述方法将细菌纤维素膜或絮加入多巴胺盐酸盐溶液中，经超声充分混合后用Tris调节pH为7.5～8.5，聚合反应得到细菌纤维素/聚多巴胺复合材料，再将细菌纤维素/聚多巴胺复合材料加入到六氟钛酸铵水溶液中，并加入尿素，经超声充分混合后置于80～100℃下反应，制得细菌纤维素/聚多巴胺/二氧化钛复合光催化材料。本发明采用原位聚合和沉淀法，成本低廉，绿色无污染，不需要高温反应。本发明的细菌纤维素/聚多巴胺/二氧化钛复合光催化材料稳定性好，可回收利用，且具有优异的紫外光催化性能，30min对罗丹明B的降解率为98％以上。

技术领域

本发明涉及一种细菌纤维素/聚多巴胺/二氧化钛复合光催化材料及其制备方法，属于光催化材料制备技术领域。

背景技术

细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)是一种由微生物生长代谢所分泌的高分子多糖，通过静态或动态培养可以得到纤维素膜或纤维素絮。细菌纤维素纤维是由直径3～4纳米的微纤组合成40～60纳米粗的纤维束，并且相互交织形成发达的超精细三维网络结构。由于细菌纤维素膜的三维网络结构具有较高的比表面积和极高的亲水性，因此具有极大的水通量，常作为载体应用。

海洋贻贝生物能够牢牢地附着在岩石上，主要是由于海洋贻贝生物可以分泌一种粘附蛋白，其主要成分为聚多巴胺。由于聚多巴胺几乎可以粘附在任何材料上，因此可以作为次级反应平台，近些年受到越来越多的关注。

二氧化钛具有光催化、电学、热稳定和化学稳定等方面的优良性能，在太阳能转化、紫外光吸收、污水处理和颜料等领域具有广阔的应用前景，已经成为重要的无机功能材料。二氧化钛作为一种常见的光催化材料，在废水中的污染物催化降解中，具有很高的应用前途，是目前最有效率的降解污染物的方式。但是由于二氧化钛颗粒为纳米尺寸，在水处理时很难得到回收，造成了巨大的浪费，这也限制了其进一步的应用。

中国专利申请CN 103908979A在细菌纤维素表面通过水热法将二氧化钛前驱体水解得到负载型纳米TiO₂催化剂，但其需在反应釜中且反应温度超过150℃，而且得到的二氧化钛纳米颗粒不能很好地与细菌纤维素结合，使用过程中会发生脱落的现象。中国专利CN101745430B公开了一种具有光催化活性的纤维素复合材料，但其使用的为再生纤维素，不具备细菌纤维素的三维网状结构，且制备工艺复杂，成本高，需要消耗大量的无水乙醇，且40min对罗丹明B的降解率才达到90％，应用价值不高。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种细菌纤维素/聚多巴胺/二氧化钛复合光催化材料及其制备方法。所述的复合光催化材料中，二氧化钛充当功能材料，聚多巴胺充当粘附剂和二氧化钛的改性剂，细菌纤维素充当复合光催化材料的骨架，二氧化钛均匀分散在被聚多巴胺所包覆的细菌纤维素纳米纤维上。

实现本发明目的的技术方案如下：

细菌纤维素/聚多巴胺/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，将除杂、脱色后的细菌纤维素加入到多巴胺盐酸盐溶液中，经超声充分混合后，Tris调节溶液的pH至7.5～8.5，聚合反应，得到细菌纤维素/聚多巴胺复合材料；

步骤2，将细菌纤维素/聚多巴胺复合材料加入到六氟钛酸铵溶液中，然后加入尿素，超声下充分混合，置于80～100℃下水浴反应，得到细菌纤维素/聚多巴胺/二氧化钛复合光催化材料。

优选地，步骤1中，所述的细菌纤维素为膜或絮。

优选地，步骤1中，所述的多巴胺盐酸盐溶液的浓度为0.001～0.015mol/L。

优选地，步骤1中，所述的聚合反应时间为8～24小时，反应温度是22～37℃，反应方式可以是搅拌或摇床震荡。