[发明专利]二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二氧化钛‑碳纳米管柔性复合薄膜及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：步骤1，将纯碳管薄膜加入无水乙醇中，搅拌条件下，逐滴滴加四氯化钛；滴加完毕后，持续搅拌待溶液上方的白烟散去，得到浸泡有薄膜的溶液；步骤2，取出步骤1得到的薄膜并转移至去离子水中，搅拌条件下，逐滴滴加步骤1得到的溶液，滴加结束后，持续搅拌，搅拌结束后，放入烘箱中，于50℃温度条件下，进行水热反应；步骤3，取出步骤2得到的薄膜，洗涤烘干，得到二氧化钛‑碳纳米管柔性复合薄膜。本发明得到的二氧化钛‑碳纳米管柔性复合薄膜具有良好的吸附性能，可用于污水中有机物的降解。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国经济的发展，纺织、印染等行业的污水排放量明显增加，污水中除了包含染色助剂和重金属盐，还含有大量难以生物降解的有机污染物，将会严重污染土地、淡水等环境资源。由于传统废水处理技术生产成本高、效率低，因此开发能够循环使用的新型材料，完善废水处理技术是今后的研究方向。在各种降解方法中，吸附法对于浓度较高的有机物具有很高的除去效率，同时操作简便。但是吸附材料如活性炭等多为粉末颗粒状，投入水后难以回收且易造成新污染，同时吸附材料只能将有机染料分子进行吸附去除，无法对其进行降解。因此为了满足实际需求，对于吸附材料，就势必要求其除了具有高吸附效率外，也具备柔性自支撑性能，可以重复利用且不产生新污染，同时具有一定的自清洁性能。

然而，纵观当前该类材料的现状，大多数均以粉体的形式存在，并不能满足污水处理中材料的循环、简便利用等产业应用的要求。

碳纳米管作为一种独特的一维材料，具备优异的力学性能(柔韧性)、高导电性和高比表面积，对于有机物也有着很强的吸附作用，可以作为一种新型的吸附材料。然而，碳纳米管的强疏水性限制了其在相关领域的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的碳纳米管(CNTs)作为吸附材料亲水性弱的问题，而提供一种二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜，二氧化钛的引入能够对碳纳米管进行亲水性改善。

本发明的另一个目的是提供所述二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜的制备方法，通过醇解法制备的二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜，可连续、规模化生产。

本发明的另一个目的是提供所述二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜作为降解处理污水中有机物材料的应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜，二氧化钛呈梭形状团聚于碳纳米管的表层，二氧化钛团聚物的直径为50-200nm，二氧化钛晶型为金红石型。

本发明的另一方面，还包括一种二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将纯碳管薄膜加入无水乙醇中，搅拌条件下逐滴滴加四氯化钛；滴加完毕后，持续搅拌10-15min，待溶液上方的白烟散去，得到浸泡有薄膜的溶液；

步骤2，取出步骤1得到的薄膜并转移至去离子水中，搅拌条件下逐滴滴加步骤1得到的溶液，滴加结束持续搅拌20-40min，搅拌结束后放入烘箱中，于50-80℃温度条件下，进行水热反应，反应时间20-28h；

其中：去离子水、无水乙醇、四氯化钛、纯碳管薄膜的质量比为(280-290):(20-25):(1):(5-30)；

步骤3，取出步骤2得到的薄膜，洗涤烘干，得到二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜。

在上述技术方案中，所述步骤3中分别用去离子水、无水乙醇洗涤，放入烘箱中烘干，烘干时间为12-18h，烘干温度为60-80℃。

在上述技术方案中，所述步骤1中四氯化钛的滴加速率为6-8ml/min。