[发明专利]一种光催化涂层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光催化涂层材料及其制备方法。所述的光催化涂层材料由棉织物和涂布在棉织物上的光催化材料以100：(0.001‑20)的质量比组成，光催化剂经过层层组装技术附着在棉织物纤维表面。本发明解决了粉体光催化材料在应用过程中不易分散和难以从反应体系中再获取的问题，特别是在污水治理方面，催化材料本身甚至会造成水体的二次污染。本发明光催化涂层材料的制备容易地实现粉体催化材料的可回收再利用，有效避免粉体光催化材料团聚，制备工艺操作简单，易实现光催化涂层材料的规模化生产，制备方法不涉及苛刻的反应条件。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，尤其涉及一种光催化涂层材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着污染物在环境中的逐年累积，污染问题对人们生活的方方面面造成严重的困扰。在众多消除环境污染的方法中，光催化技术被认为是一种清洁、有效的手段，它具有低能耗、反应条件温和、普适性强、降解彻底等特点。光催化技术是利用半导体材料在光的辐射下激发体内电子跃迁，产生具有氧化还原能力的空穴-电子对，具有氧化能力的空穴和还原能力的电子在静电力的作用下迁移至催化剂表面，能有效的降解吸附在催化剂表面的有机污染物。然而，光催化技术在实际应用过程中仍存在一些问题：(1)处于激发态的电子-空穴对在极易复合，大幅降低光量子效率；(2)粉体光催化剂在降解反应的过程中易团聚，不仅大幅降低接受光照面积，抑制光生电子和空穴的产生效率，而且不利于污染物在催化剂表面的吸附，光催化剂小的表面积直接造成污染物降解效率降低；(3)粉体光催化剂在催化降解的过程中不易回收再利用。以上问题大大限制光催化技术在实际环境中的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种具有光量子效率高、污染物降解效率高且易回收再利用的光催化涂层材料及其制备方法。

为了解决本发明的技术问题，所采取的技术方案为，一种光催化涂层材料，由棉织物和涂覆在棉织物表面的光催化材料组成，所述棉织物与光催化材料的质量比为100：(0.001-20)，所述棉织物与光催化材料之间以粘结剂、静电力、氢键、π-π共轭中的一种或两种及以上的作用方式结合。

作为光催化涂层材料进一步的改进：

优选的，所述光催化材料为元素掺杂的光催化剂、贵金属沉积的光催化剂、不同改性剂改性的光催化剂中的一种或两种及以上的组合。

优选的，所述元素掺杂的光催化剂为在光催化剂中掺杂了氮元素、氧元素、磷元素、碳元素、钾元素、银元素、铜元素中的一种或两种及以上的组合。

优选的，所述贵金属沉积的光催化剂为在光催化剂中沉积了金元素、铂元素、银元素中的一种或两种及以上的组合。

优选的，所述不同改性剂改性的光催化剂为在光催化剂表面引入了钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、聚多巴胺、聚丙烯酸钠、氧化聚乙烯、马来酸酐中的一种或两种及以上的组合。

优选的，所述光催化剂为TiO₂、g-C₃N₄、Ag₃PO₄、Bi₂WO₆、CdS、Bi₂MoO₆、Au、Ag、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种及以上的组合。

为解决本发明的技术问题，所采取的另一个技术方案为，上述任意一项所述光催化涂层材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、制备活化棉织物：将棉织物在去离子水中浸泡至吸收饱和，然后取出烘干，制得活化棉织物；

S2、制备光催化涂层液：将0.001-20质量份的单一组分的光催化剂加入到100质量份溶剂中，通过搅拌和/或超声分散，然后调节溶液的pH值至1-14，即制得光催化涂层液；通过添加不同的光催化剂制得两种及以上的光催化涂层液；