[发明专利]一种碳纤维负载二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种碳纤维负载二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用，包括如下步骤：（1）将酯类钛源与无水乙醇混合得到溶液A，将无水乙醇、冰醋酸、水与过量的稀土元素溶液混合得到溶液B，在搅拌的条件下将溶液A逐滴加入溶液B中，滴加完成后持续搅拌，得到掺杂TiO2溶胶，将掺杂TiO2溶胶烘干、研磨、燃烧后制得掺杂后的TiO2粉末（2）将纤维碳放入浓硝酸中，进行油浴处理，然后将碳纤维取出冷却、清洗、烘干后备用。本发明所述的碳纤维负载二氧化钛光催化材料的制备方法对TiO₂进行必要的掺杂改性和负载到合适的载体上，使其能广泛的应用在实际有机废水的处理工艺中。

技术领域

本发明属于废水处理领域，尤其是涉及一种碳纤维负载二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前企业常使用喷涂有金属涂层的铁丝网作为过滤材料，喷涂有金属涂层的铁丝网仅能对于空气进行处理，由于金属涂层中的部分物质有可能溶解在水中，会对水质进行影响，因而喷涂有金属涂层的铁丝网无法对水进行处理。

另一方面，喷涂有金属涂层的铁丝网的涂层机械性能较差，比如常用的纤维钛板，吸附性能差，因此急需一种新型材料对水进行处理。。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种碳纤维负载二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种碳纤维负载二氧化钛光催化材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将酯类钛源与无水醇溶液混合得到溶液A，将无水醇溶液、酸液、水与过量的稀土元素溶液混合得到溶液B，在搅拌的条件下将溶液A逐滴加入溶液B中，滴加完成后持续搅拌，得到掺杂TiO₂溶胶，将掺杂TiO₂溶胶烘干、研磨、燃烧后制得掺杂后的TiO₂粉末；

（2）将碳纤维放入浓硝酸中，进行油浴处理，然后将碳纤维取出冷却、清洗、烘干后备用；

（3）将无水醇溶液、水与过量的稀土元素溶液混合均匀后得到溶液C，调节溶液C的pH值，将步骤（1）中得到的掺杂后的TiO₂粉末加入到溶液C中，将酯类钛源缓慢的加入到无水醇溶液中得到溶液D，将步骤（2）中的烘干后的碳纤维浸泡在溶液C中，在搅拌的条件下向溶液C中缓慢滴加溶液D，滴加完成后持续搅拌，然后取出碳纤维并沥去其表面的溶胶，经烘干、洗涤、煅烧后得到所述的光催化材料；

所述的步骤（1）中的稀土元素溶液中的稀土元素与所述的步骤（3）中的稀土元素溶液中的稀土元素相同或不同。

进一步，所述的步骤（1）中的掺杂后的TiO₂粉末中的稀土元素含量为0.05-0.2%；所述的步骤（1）中的酯类钛源与无水醇溶液的体积比为1:5-20；所述的步骤（1）中的无水醇溶液、水的体积比为5-3:1；所述的步骤（1）中的无水醇溶液为无水乙醇、无水丙醇、无水丁醇或无水戊醇中的至少一种；所述的步骤（1）中的酸液为冰醋酸、稀盐酸或稀硝酸中的至少一种；所述的步骤（1）中的溶液B的pH值为3-4；所述的步骤（1）中的持续搅拌步骤的时间为0.5-2h；所述的步骤（1）中的搅拌步骤采用磁力搅拌或超声；所述的步骤（1）中的持续搅拌步骤采用磁力搅拌或超声。

所述的步骤（1）中的稀土元素的添加量为酯类钛源的1-5%。所述的步骤（3）中的稀土元素的添加量为酯类钛源的1-5%。

进一步，所述的步骤（1）中的稀土元素溶液中含有镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇或钪中的至少一种；所述的步骤（1）中的酯类钛源为钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯。

进一步，所述的步骤（2）中的油浴步骤的温度为110-130℃，时间为3-5小时；所述的清洗步骤的清洗液的pH值大于6；所述的烘干步骤的温度为80-120℃，时间为6-24h。