[发明专利]一种光催化纳米纤维材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光催化材料技术领域，尤其涉及一种光催化纳米纤维材料及其制备方法和应用。本发明制备方法采用碳纳米管对钒酸铋进行掺杂改性，并通过静电纺丝技术得到纺丝体，再进行煅烧后得到光催化纳米纤维材料，光催化纳米纤维材料为纤维状结构，本发明制备方法增加了光催化纳米纤维材料的吸附性能，增加有机污染物吸附位点；同时，本发明制备方法提高了光催化纳米纤维材料产生·OH、·O₂^‑的能力，极大提高了光催化纳米纤维材料的光催化效率，能够更高效地去除分解水体中的有机污染物。实验结果表明，采用本发明制备方法制备得到的光催化纳米纤维材料重复利用性好，吸附性能和光催化性高，能够高效地去除水中的有机物质。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，尤其涉及一种光催化纳米纤维材料及其制备方法和应用。

背景技术

光催化氧化是一种高效、实用、无二次污染的高级氧化技术，在有机污染废水、难降解废水领域具有广泛的应用前景。光催化纳米材料通过其本身优秀的吸附能力和光催化产生·OH、·O₂-等活性自由基的能力来去除水体中的有机污染物，已成为近年来污水处理领域的研究热点。

然而，光催化材料还存在光生电子-空穴对的复合率高、光利用率低、吸附性差等缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光催化纳米纤维材料及其制备方法和应用，用于解决现有光催化材料存在光生电子-空穴对的复合率高、光利用率低、吸附性差的问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种光催化纳米纤维材料的制备方法，包括以下步骤：

a)将碳纳米管分散于钒酸铋溶胶中，得到碳纳米管/钒酸铋溶胶；

b)将所述碳纳米管/钒酸铋溶胶进行静电纺丝，得到碳纳米管/钒酸铋纺丝体；

c)将所述碳纳米管/钒酸铋纺丝体进行煅烧，得到光催化纳米纤维材料。

优选的，步骤b)所述静电纺丝的电压为15kV～20kV；

所述静电纺丝中纺丝头与收集板的距离为10cm～15cm；

所述静电纺丝中所述收集板的旋转速度为30rpm～50rpm；

所述静电纺丝中喷丝头的推进速度为1mL/h～1.5mL/h。

优选的，步骤a)所述碳纳米管为多壁碳纳米管；

所述多壁碳纳米管的长度为10μm～20μm，所述多壁碳纳米管的管径大于50nm。

优选的，步骤c)所述煅烧的温度为300℃～400℃；

所述煅烧的升温速率为1℃/min～3℃/min；

所述煅烧的时间为1.5h～2.5h。

优选的，步骤a)所述碳纳米管/钒酸铋溶胶中，所述碳纳米管与钒酸铋的质量比为0.09～0.14：1。

优选的，步骤a)之前，还包括：

将所述碳纳米管采用混合酸进行浸泡处理。

优选的，步骤a)所述钒酸铋溶胶的制备方法如下：

将五水合硝酸铋和偏钒酸铵置于酸溶液中，加入聚乙烯吡咯烷酮，得到所述钒酸铋溶胶。

优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮的相对分子量为24000～30000；

所述聚乙烯吡咯烷酮占所述钒酸铋溶胶的质量分数为40％～50％。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的光催化纳米纤维材料。