一种负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法，包括以下步骤：将钛源、硫酸盐与乙醇、水和盐酸的复合溶液混合，并在常温下搅拌至均相，得到TiO2前驱体溶液；将PPS微孔膜置于乙醇中润湿，然后转移至浓度为硝酸溶液中处理；将PPS微孔膜浸入TiO2前驱体溶液中，再一同转移至水热反应釜中进行水热反应，洗涤烘干后得到PPS@TiO2光催化膜。该方法采用高温水热法将TiO2原位生长于PPS微孔膜表面，提升TiO2纳米粒子的结晶度，在避免使用粘合剂的情况下获得均一孔径、高孔隙率、大比表面积、高负载量、高催化剂结晶度、结合牢固、形貌可控的表面及孔道内侧负载纳米TiO2的PPS光催化膜，有效地提高了催化剂的比表面积和催化活性。

Preparation of a PPS Photocatalytic Film Supported with Titanium Dioxide

The invention discloses a preparation method of a PPS photocatalytic film loaded with titanium dioxide, which comprises the following steps: mixing titanium source, sulfate, ethanol, water and hydrochloric acid solution, stirring at room temperature to homogeneous phase to obtain titanium dioxide precursor solution; wetting the PPS microporous membrane in ethanol, then transferring it to nitric acid solution for treatment; immersing the PPS microporous membrane into the titanium dioxide precursor solution; In the process, the photocatalytic film PPS@titanium dioxide was obtained after washing and drying. In this method, high temperature hydrothermal method was used to grow titanium dioxide on the surface of PPS microporous membrane in situ to improve the crystallinity of titanium dioxide nanoparticles. The PPS photocatalytic film with uniform pore size, high porosity, large specific surface area, high load, high catalyst crystallinity, firm bonding, controllable morphology and inner pore of nano-titanium dioxide was obtained without using binder, which effectively improved the catalytic activity. Specific surface area and catalytic activity of the chemicals.

【技术实现步骤摘要】
一种负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法
本专利技术属于光催化膜制备领域，具体为一种负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法。
技术介绍
有机污染物因其结构稳定、不易生物降解，是较难处理的环境污染物之一。半导体光催化技术可以直接利用光能将多种有机污染物彻底矿化去除，是理想的有机污染物处理技术之一。在半导体材料中，纳米TiO2以高效、环保、无毒、稳定的特点受到了广泛的关注。然而，纳米TiO2光催化材料存在着难回收、易团聚等缺点，容易造成二次污染及催化效率的降低。因此，负载型的光催化材料得到越来越多的应用。负载型光催化材料的研究中，基体的选择是研究的关键，目前，基体主要有微球材料、二维材料、纤维织物、无机材料以及膜材料。其中，聚合物膜材料以高孔隙率、高比表面积和强吸附能力受到广泛关注。目前，负载型光催化材料的负载方式主要有共混法、沉积法、溶胶凝胶法、粘合剂粘接法和低温水热法。其中共混法需要将催化剂包埋在聚合物基体中，限制了催化剂的负载量和催化效率。沉积法、溶胶凝胶法所制得的材料存在着催化剂与基体结合力差的问题。粘合剂的使用不仅提高了生产成本，还会带来环境污染。低温水热法所制备的光催化膜材料中催化剂以无定型形式存在，结晶度较低，大大降低了材料的光催化性能。申请号201611156787.6的文献公开了一种活性炭纤维负载纳米TiO2薄膜的制备方法。该方法采用原位诱导反胶束法制备活性炭纤维负载均匀无裂纹、附着力强、薄膜厚度可控的致密纳米TiO2薄膜的复合光催化材料。该方法有效的解决了纳米TiO2光催化材料难回收、易团聚等缺点，但复杂的工艺流程、较为苛刻的制备条件和较长制备路径限制了该方法的进一步应用与发展。申请号2017111579844的文献公开了一种表面负载TiO2纳米线的聚醚酰亚胺光催化超滤膜的制备方法，通过低温结晶技术在膜表面生长TiO2纳米线，提高了膜的亲水性，从而在保持高截除率的同时提高膜的通量，并将该薄膜应用于光催化污染治理等领域。但是，催化剂的活性位点暴露相对有限且基体对催化效率提高的贡献较小，功能较为单一。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)TiO2前驱体溶液的配制：将钛源、硫酸盐与乙醇、水和盐酸的复合溶液混合，并在常温下搅拌至均相，得到TiO2前驱体溶液；TiO2前驱体溶液中钛源的浓度为1～500g/L、硫酸盐的浓度为1～50g/L；所述乙醇、水和盐酸的体积比为2-6:1-3:1-3；2)PPS微孔膜的预处理：将PPS微孔膜置于乙醇中润湿，然后转移至浓度为5～55wt.％的硝酸溶液中在10～50℃下搅拌0.5～8小时；3)高温水热法原位生成PPS@TiO2光催化膜：将步骤2)得到的PPS微孔膜浸入步骤1)得到的TiO2前驱体溶液中，再一同转移至水热反应釜中进行水热反应2～30h，反应温度为80～240℃，洗涤烘干后得到PPS@TiO2光催化膜；每平方厘米PPS微孔膜加入0.01～1毫升的TiO2前驱体溶液。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)采用无毒、绿色、稳定、抗菌的TiO2作为主催化剂，采用高温水热法将TiO2原位生长于PPS微孔膜表面，提升TiO2纳米粒子的结晶度，在避免使用粘合剂的情况下获得均一孔径、高孔隙率、大比表面积、高负载量、高催化剂结晶度、结合牢固、形貌可控的表面及孔道内侧负载纳米TiO2的PPS光催化膜，有效地提高了催化剂的比表面积和催化活性。(2)采用耐高温、耐溶剂、耐酸碱腐蚀的高性能材料PPS作为催化剂载体，PPS主链含有大量的苯环，可形成π型络合吸附，从基体角度提高对有机污染物的化学吸附性，从而进一步提升了催化剂的催化的效率。(3)PPS微孔膜具有树枝状结构，具有较高的比表面积和孔隙率，进一步提高了催化膜材料的吸附性。化学吸附性的提高有利于提高多相催化的催化效率，从而得到高催化效率的光催化膜。(4)引入对PPS微孔膜硝酸预处理的工艺，在不破坏原PPS膜力学性能的前提下，主链上的硫醚键会被部分氧化成亚砜键，提供化学键结合位点，亚砜键具有电负性，可与带正电的钛源水解中间产物相互吸引形成静电力结合，形成牢固的相互作用，从而提高了无机纳米催化剂粒子与膜基体的结合力，避免了粘合剂的使用。(5)制备工艺简单、制备流程较短、反应条件温和可控、操作较为方便。附图说明图1为本专利技术负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法实施例2中制备的光催化膜的SEM照片；图2为本专利技术负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法实施例2中制备的光催化膜的XRD图；图3为本专利技术负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法实施例2中制备的光催化膜对亚甲基蓝有机溶剂的光催化降解曲线图；图4为本专利技术负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法比较例1中制备的光催化膜的SEM照片；具体实施方式下面给出本专利技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本专利技术提供了一种负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法(简称方法)，其特征在于该方法包括以下步骤：1)TiO2前驱体溶液的配制：将钛源、硫酸盐与乙醇、水和盐酸的复合溶液混合，并在常温下搅拌至均相，得到TiO2前驱体溶液；TiO2前驱体溶液中钛源的浓度为1～500g/L、硫酸盐的浓度为1～50g/L；所述乙醇、水和盐酸的体积比为2-6:1-3:1-3；优选的，钛源浓度为10～200g/L，硫酸盐浓度为2～10g/L，乙醇、水和盐酸体积比为3-5:1-3:1-3；所述钛源是钛酸四丁酯、四氯化钛、硫酸钛、三氯化钛、钛酸异丙酯、二氯二茂钛、四氟化钛或草酸钛钾中的至少一种；所述硫酸盐是硫酸铁、硫酸铵、硫酸钛、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铜、硫酸钾或硫酸铝中的至少一种；2)PPS微孔膜的预处理：将PPS微孔膜置于乙醇中润湿，然后转移至浓度为5～55wt.％的硝酸溶液中在10～50℃下搅拌0.5～8小时；3)高温水热法原位生成PPS@TiO2光催化膜：将步骤2)得到的PPS微孔膜浸入步骤1)得到的TiO2前驱体溶液中，再一同转移至水热反应釜中进行水热反应2～30h，反应温度为80～240℃，将反应所得的膜用去离子水洗涤，在烘箱中干燥6～24小时得到PPS@TiO2光催化膜。每平方厘米PPS微孔膜加入0.01～1毫升的TiO2前驱体溶液；优选的，每平方厘米PPS微孔膜加入0.02～0.04毫升的TiO2前驱体溶液。PPS@TiO2光催化膜能够应用在有机染料废水中。实施例11)将四氯化钛、硫酸铵与乙醇、水和盐酸体积比为2:1:1的溶液在常温下混合并搅拌至均相，得到TiO2前驱体溶液；TiO2前驱体溶液中钛源的浓度为50g/L、硫酸盐的浓度为1g/L；2)将PPS微孔膜置于乙醇中润湿，然后转移至浓度为20％的硝酸溶液中在20℃下搅拌4小时。3)将20cm2所得的预处理的PPS微孔膜浸入20ml前驱体溶液并转移至水热反应釜中进行水热反应24h，反应温度为220℃，将反应所得的膜用去离子水洗涤干净，在烘箱中干燥24小时得到PPS@TiO2光催化膜。经测试，PPS@TiO2光催化膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1）TiO2前驱体溶液的配制：将钛源、硫酸盐与乙醇、水和盐酸的复合溶液混合，并在常温下搅拌至均相，得到TiO2前驱体溶液；TiO2前驱体溶液中钛源的浓度为1~500g/L、硫酸盐的浓度为1~50g/L；所述乙醇、水和盐酸的体积比为2‑6:1‑3:1‑3；2）PPS微孔膜的预处理：将PPS微孔膜置于乙醇中润湿，然后转移至浓度为5~55wt.%的硝酸溶液中在10~50℃下搅拌0.5~8小时；3）高温水热法原位生成PPS@TiO2光催化膜：将步骤2）得到的PPS微孔膜浸入步骤1）得到的TiO2前驱体溶液中，再一同转移至水热反应釜中进行水热反应2~30h，反应温度为80~240℃，洗涤烘干后得到PPS@TiO2光催化膜；每平方厘米PPS微孔膜加入0.01~1毫升的TiO2前驱体溶液。

【技术特征摘要】
1.一种负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1）TiO2前驱体溶液的配制：将钛源、硫酸盐与乙醇、水和盐酸的复合溶液混合，并在常温下搅拌至均相，得到TiO2前驱体溶液；TiO2前驱体溶液中钛源的浓度为1~500g/L、硫酸盐的浓度为1~50g/L；所述乙醇、水和盐酸的体积比为2-6:1-3:1-3；2）PPS微孔膜的预处理：将PPS微孔膜置于乙醇中润湿，然后转移至浓度为5~55wt.%的硝酸溶液中在10~50℃下搅拌0.5~8小时；3）高温水热法原位生成PPS@TiO2光催化膜：将步骤2）得到的PPS微孔膜浸入步骤1）得到的TiO2前驱体溶液中，再一同转移至水热反应釜中进行水热反应2~30h，反应温度为80~240℃，洗涤烘干后得到PPS@TiO2光催化膜；每平方厘米PPS微孔膜加入0.01~1毫升的TiO2前驱体溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩娜，杨焯，王卫静，张文昕，夏博伦，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12