[发明专利]一种负载型多孔光催化纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种负载型多孔光催化纤维膜的制备方法，其特征在于首先采用微波合成的方法制备硫化铟锡可见光催化剂，然后把此催化剂混合于聚合物溶液中，采用静电纺丝的方法制备出光催化纤维膜，最后采用洗脱致孔剂的方法，制备出多孔光催化纤维膜。本发明一方面采用微波合成的方法制备硫化铟锡可见光催化剂，缩短了反应时间，提高了效率；另一方面采用静电纺丝的技术，制备出负载催化剂可循环利用的光催化纤维膜，解决了粉体催化剂难以回收分离的问题；此外，采用洗脱致孔剂的方法，制备出多孔光催化纤维膜，增大了比表面积，提高了催化剂对污染物的降解效率。

技术领域

本发明涉及一种负载型多孔光催化纤维膜的制备方法，属于光催化降解领域。

背景技术

光催化技术是指利用光源照射半导体材料并迅速产生光生电子和空穴，与吸附在材料表面的水分子、氧气或污染物发生氧化还原的一种光化学反应。自从Fujishima andHonda报道了TiO₂光催化电解水实验之后，光催化技术受到了人们广泛的关注。但以TiO₂为代表的紫外光响应半导体光催化剂禁带宽度大，只能利用太阳光中仅占5%的紫外光，为了使其具备可见光响应能力，需通过非金属元素掺杂、负载贵金属、染料敏化、构建异质结等策略来减小催化剂的带隙能量、拓宽光谱响应范围。相比于金属氧化物，金属硫化物具有较负的导带位置和较窄的禁带宽度，因此成为了常见的可见光响应的光催化剂，如CdS。但二元硫化物光腐蚀严重、可见光响应范围窄、无法进行能带位置调控等不足，在实际应用中受到限制。三元金属硫化物具有优越的导电性，良好的稳定性，具有较窄的禁带宽度，可见光响应，部分材料的光响应区域可延伸至红外光，因此在产氢、还原CO₂、降解污染物、杀菌、还原Cr(VI)等领域具有广阔的前景。硫化铟锡是一种新兴的三元硫族化合物，归属于立方尖晶石型结构，禁带宽度约为2.1 eV，是一种可见光响应的半导体。其导带位置为-0.76 eV，负于超氧自由基的氧化还原电势(·O₂^-/O₂ = -0.33 eV vs. NHE)，因此在产氢、还原CO₂、治理环境等方面具有潜在的应用价值。

中国专利CN108404959B描述了一种棒状g-C₃N₄@SnIn₄S₈复合光催化剂及其制备方法。该方法首先使用高温煅烧的方法制备了g-C₃N₄，然后使用水热合成的方法制备了g-C₃N₄@SnIn₄S₈粉体复合光催化剂，实现了可见光催化降解盐酸四环素。中国专利CN111250110A描述了一种可见光响应SnIn₄S₈/TiO₂核壳型复合光催化剂的制备方法。该方法采用溶剂热的方法制备了SnIn₄S₈/TiO₂粉体核壳型复合光催化剂，实现了可见光下降解甲基橙、盐酸四环素或光还原Cr(VI)。中国专利CN112295421A描述了一种表面粘接式用于光催化的TiO₂/PVDF超滤膜，该方法制备的膜，在紫外灯的照射下，具有光催化和分离的效果。

目前大多数研究者是采用水热（溶剂热）合成的方法制备硫化铟锡催化剂，但此方法耗时较长，往往需要十几小时才能完成；在催化剂的状态方面，目前研究最多的就是粉体催化剂，但它存在难以回收、难以循环利用的问题。

发明内容