[发明专利]一种具有不同润湿性的光催化复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有不同润湿性的光催化复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将光催化半导体加入无水乙醇中，超声分散，获得光催化半导体的乙醇分散溶液；(2)将氢氧化钠和硅烷偶联剂加入无水乙醇中，一次超声分散，再加入光催化半导体的乙醇分散溶液，二次超声分散，获得偶联剂的水解修饰溶液；(3)将偶联剂的水解修饰溶液均匀的涂覆于基底材料表面，并于室温风干，即得到所述光催化复合材料。本发明为调控光催化复合材料表面润湿性提供了一种新策略。通过引入硅烷偶联剂修饰光催化剂，并与光催化剂表面的羟基发生脱水反应，实现催化材料的低表面能修饰，进而调控光催化复合材料表面润湿性。

技术领域

本发明属于催化材料领域，尤其涉及一种光催化复合材料的制备方法。

背景技术

光催化材料能在光的作用下分别产生具有还原和氧化作用的光生电子和空穴，进而将污染物分子氧化为无毒无害的二氧化碳和水。因光催化材料能实现污染物的绿色处理，其被广泛应用于环境治理领域，特别是随着室内甲醛等VOCs气体污染的加剧，绿色、环保、高效的光催化治理技术展现着巨大的应用价值。但在甲醛等VOCs气体的光催化降解过程中，空气中的水分子极易抢占反应物的活性位点，影响光催化材料的催化降解效率。同时，降解产生的水分子也极易受表面亲水性的作用而难以脱附，强占表面活性位点。因此，光催化材料表面的水润湿性对VOCs气体分子光催化降解具有重要影响，合理地调控光催化材料表面润湿对提升光催化性能具有重要意义。

相关研究显示，在光催化处理水中有机污染物时，光催化材料经超疏水处理后，其表观反应速率常数提高了近30倍，表明超疏水性的构建对光催化性能具有显著的增强作用，而在实际的应用中，因为反应体系的差异，不同润湿会对催化性能产生不一样的调控作用，合理地调控光催化剂表面润湿性能进一步优化反应效率。然而，在光催化领域，大多研究集中在对高活性光催化剂的开发，而忽略了表面润湿的重要作用，并鲜有关注到对光催化复合材料表面润湿调控的研究。因此，开发一种可以实现具有不同润湿性光催化复合材料的制备方法，合理地调控光催化复合材料催化特性，对优化光催化反应过程，特别是实现室内甲醛等VOCs气体污染问题的高效治理具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种具有不同润湿性的光催化复合材料的制备方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种具有不同润湿性的光催化复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将光催化半导体加入无水乙醇中，超声分散，获得光催化半导体的乙醇分散溶液；

(2)将氢氧化钠和硅烷偶联剂加入无水乙醇中，一次超声分散，再加入步骤(1)中得到的光催化半导体的乙醇分散溶液，二次超声分散，获得偶联剂的水解修饰溶液；

(3)将步骤(2)中得到的偶联剂的水解修饰溶液均匀的涂覆于基底材料表面，并于室温风干，即得到所述光催化复合材料。

上述制备方法中，光催化半导体通过超声分散预先得到对应的乙醇分散溶液；硅烷偶联剂通过氢氧化钠和一次超声的作用下，在乙醇中水解，并进行缩聚，获得具有低表面能的缩聚分子；步骤(2)的溶液中加入光催化半导体的乙醇分散液后，在二次超声的作用下，水解的偶联剂分子通过与催化材料表面的羟基发生脱水，成键接枝，实现对催化材料的低表面能修饰；将上述的偶联剂的水解修饰溶液与基底材料复合，可以获得具有不同表面润湿性的光催化复合材料。

上述制备方法中，优选的，所述光催化半导体为氮化碳(C₃N₄)、氯氧铋和二氧化钛中的一种或多种。上述材料均是具有催化性质的半导体材料。

上述制备方法中，优选的，所述光催化半导体在无水乙醇中的浓度为0.05-0.1g/mL。光催化半导体提供光催化性能，同时也是润湿改性的承载体，其浓度的高低会影响表面微纳米结构的构建，在其他条件相同的情况下，不同的浓度会带来不一样的润湿性。