[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明涉及水污染处理领域，且公开了一种TiO₂纳米管原位修饰丙烯酸基水凝胶光催化‑吸附材料，氧缺陷型TiO₂纳米管产生缺陷能级，使TiO₂的光吸收边发生红移，拓宽了TiO₂的可见光吸收波段，在可见光下具有良好的光化学活性和光响应性，氧缺陷可以作为光生电子的捕获陷阱，有效抑制光生电子和空穴的复合，甲基丙烯酸原位修饰氧缺陷型TiO₂纳米管，通过原位聚合法，修饰的甲基丙烯酸与丙烯酸、丙烯酰胺通过自由基共聚，原位聚合得到丙烯酸基水凝胶，丰富的羧基和氨基可以作为络合位点，对Cu²⁺、Cd²⁺等重金属离子，以及亚甲基蓝进行络合吸附，同时氧缺陷型TiO₂纳米管作为高活性的光催化剂，将吸附的亚甲基蓝进行光催化降解。

技术领域

本发明涉及水污染处理领域，具体为一种TiO₂纳米管原位修饰丙烯酸基水凝胶光催化-吸附材料。

背景技术

我国的水污染问题日益严峻，导致了严重的生态污染和经济损失，目前对于水污染处理方法主要有吸附法、中和沉淀法、光催化法等，其中光催化降解是一样新型高效的水污染处理方法，主要是通过光催化剂，如二氧化钛、石墨烯氮化碳、二硫化镉等受到光辐射，吸收光能并发生电子跃迁，产生光生电子-空穴对，可以对吸亚甲基蓝、四环素等有机污染物直接进行氧化还原，同时光生电子-空穴对与氧气和水反应，生成活性很强的超氧负离子和羟基自由基，将大分子有机污染物降解为无毒的小分子。

水凝胶是一种三维高分子网络结构凝胶，具有优异的吸水性，丙烯酸基水凝胶可以通过调控水凝胶的聚合单体，并且通过合理的网络结构设计，得到具有丰富羧基、羟基和氨基的水凝胶材料，这些活性基团可以与Cu²⁺、Cd²⁺等重金属离子，以及亚甲基蓝、罗丹明B等离子型染料污染物进行络合作用，起到一定的吸附效果，在水污染处理方面具有广阔的应用前景，但是传统的丙烯酸基水凝胶的吸附性能有限，并且不具有光催化降解活性，限制了丙烯酸基水凝胶吸附材料的实际应用。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种TiO₂纳米管原位修饰丙烯酸基水凝胶光催化-吸附材料，解决了传统的丙烯酸基水凝胶的吸附性能有限，并且不具有光催化降解性能的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种TiO₂纳米管原位修饰丙烯酸基水凝胶光催化-吸附材料：所述TiO₂纳米管原位修饰丙烯酸基水凝胶光催化-吸附材料制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入物质的量浓度为6-10mol/L的氢氧化钠溶液和纳米TiO₂，超声分散均匀后将溶液倒入水热反应釜中，在反应釜反应装置中，加热至150-180℃，反应20-30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物直至中性并干燥，然后置于电阻炉中，在空气氛围中，升温至420-460℃，保温煅烧2-3h，制备得到TiO₂纳米管。

(2)向TiO₂纳米管置于气氛炉中，进行热处理过程，制备得到TiN纳米管。

(3)向反应瓶中加入盐酸溶液和TiN纳米管，超声分散均匀后将溶液倒入水热反应釜中，在反应釜反应装置中，加热至170-190℃，反应6-18h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤直至中性，制备得到氧缺陷型TiO₂纳米管。

(4)向反应瓶中加入丙醇溶剂和氧缺陷型TiO₂纳米管，超声分散均匀后加入甲基丙烯酸，在70-90℃下匀速搅拌反应10-20h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥，制备得到甲基丙烯酸修饰氧缺陷型TiO₂纳米管。