[发明专利]用羊毛片制备铁酸铋/石墨烯/TiO2

说明书

本发明公开了一种用羊毛片制备铁酸铋/石墨烯/TiO₂光催化剂的方法，具体包括如下步骤：步骤1，制备羊毛片；步骤2，制备铁酸铋纳米片；步骤3，制备羊毛片/铁酸铋杂化材料；步骤4，采用羊毛/铁酸铋杂化材料包覆纳米石墨烯；步骤5，采用羊毛/铁酸铋/石墨烯粉体包覆二氧化钛。本发明以低温振动击打研磨制备的羊毛片体作为基体，依次分别负载铁酸铋、石墨烯和二氧化钛三种材料，制备出具有核壳结构的高光催化活性的羊毛/铁酸铋/石墨烯/二氧化钛复合粉体。

技术领域

本发明属于纺织工程技术领域，涉及一种用羊毛片制备铁酸铋/石墨烯/TiO₂光催化剂的方法。

背景技术

羊毛主要组成物质为角蛋白，又称为角朊，其中角朊含量占97％，无机物占1～3％。羊毛角蛋白大分子通过肽键、氢键、盐式键、疏水键、范德华力和二硫键等交联构成复杂的羊毛纤维结构体。基于羊毛的珍贵以及废弃羊毛对环境的危害，人们希望对其进行回用和再生利用。较羊毛纤维，粉体状的羊毛材料具有比表面积大、反应活性高等优点，在催化、环保、生物医学、复合材料和可再生能源等领域发挥着重要作用。将废弃羊毛纤维制备成片状粉体是有效利用废弃羊毛的方法之一，该方法使废旧羊毛的附加值得到很大程度的提高。

纺织印染废水由于生物降解性差、成分复杂、pH值高、浊度高和色度高，被认为是最难处理的工业废水之一。铋系钙钛矿型复合氧化物铁酸铋(BiFeO₃)，由于其具有独特的电子结构、可见光响应和有效降解有机污染物等特性，在光催化领域引起了广泛关注。研究表明，BiFeO₃对可见光具有较强的吸收和高的光催化活性，可降解罗丹明B、亚甲基蓝和刚果红等染料。TiO₂半导体光催化材料，在紫外光或者可见光条件下能将染料大分子分解，是一种清洁节能的处理技术。但是半导体光催化剂受到其禁带宽度限制，在可见光条件下催化效率低。因此，研究制备高可见光催化的新型光催化材料是至关重要的。石墨烯的光学特性优异，电荷迁移率高，电子-空穴对复合率低，其光学特性随着石墨烯厚度的改变而发生变化。当把石墨烯引入到光催化系统中，由于大多数半导体材料的导带能级高于石墨烯的费米能级，所以光生电子很容易跃迁通过两者所形成的界面，即从半导体传递到石墨烯上。利用铁酸铋、二氧化钛和石墨烯三种半导体材料，以羊毛片作为载体，可以制备出高光催化活性的光催化材料，而目前有关制备羊毛基铁酸铋/石墨烯/二氧化钛光催化材料的相关技术还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种用羊毛片制备铁酸铋/石墨烯/TiO₂光催化剂的方法，该方法以低温振动击打制备的羊毛片体作为基体，依次分别负载钙钛矿铁酸铋、二维晶体石墨烯和半导体二氧化钛三种材料，制备出具有核壳结构的高光催化活性的羊毛/铁酸铋/石墨烯/二氧化钛复合粉体。

本发明所采用的技术方案是，用羊毛片制备铁酸铋/石墨烯/TiO₂光催化剂的方法，具体包括如下步骤：

步骤1，制备羊毛片；

步骤2，制备铁酸铋纳米片；

步骤3，制备羊毛片/铁酸铋杂化材料；

步骤4，采用羊毛/铁酸铋杂化材料包覆纳米石墨烯；

步骤5，采用羊毛/铁酸铋/石墨烯粉体包覆二氧化钛。

本发明的特点还在于，

步骤1的具体过程为：

步骤1.1：称取废旧羊毛，置于碱性混合液中浸泡处理30～50min，然后用30℃～50℃无水乙醇溶液浸泡10～20min，再用去离子水漂洗1～ 3次，最后将洗净的羊毛在80℃～110℃条件下烘干；

步骤1.2：羊毛鳞片层的去除；