一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的制备方法技术

一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的制备方法，它涉及一种光催化材料的制备方法。本发明专利技术的目的是要解决现有粉末悬浮液相光催化体系存在易脱落、团聚、回收困难、光利用率低和弱光催化性能差的问题。方法：一、制备纤维素水溶液；二、将光催化材料加入到纤维素水溶液中，再超声，最后冷冻干燥，得到具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料。本发明专利技术制备的光催化材料由于特殊的微结构，能够实现弱光催化，应用到室内等光强比较弱的地方可以正常使用，在最短的时间内可以实现最优的催化效果。本发明专利技术可获得一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料。基光催化材料。基光催化材料。

【技术实现步骤摘要】
一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种光催化材料的制备方法。

技术介绍

[0002]在光催化体系中，粉末悬浮体系是最常用且方便的体系。但是粉末悬浮液相体系具有固有缺点：
[0003]1、易脱落：难以负载在物体上，所以利用率低。纳米级光触媒表面吉布斯自由能高，容易团聚，就算开始分散的好，但是随着使用材料也会慢慢的聚集在一起，利用率低。
[0004]2、团聚：纳米微粒间极易相互吸引而发生，导致催化剂的比表面积减小，减小了与污染物的有效接触面积，光照产生的电子一空穴对易复合而失活。最终导致光催化反应效率受到了影响。
[0005]3、回收困难：纳米颗粒很难靠自身重力的作用发生沉降并分离，因此必须使用离心机分离，这样就既增大了废水处理的复杂程度和成本，造成二次污染。颗粒长时间浸泡于废水中也易失去活性。
[0006]4、传统粉末状，需要进一步通过粘结剂成型，易导致吸附位点被稀释，甚至孔道坍塌堵塞，进而降低吸附容量和选择性。
[0007]5、光利用率问题：传统粉末体系的光率用率普遍低下，例如，某些废水(如印染废水)中的一些悬浮物和较深的色度都不利于光线的透过，会影响光催化效果。更重要的是，随着室内光催化产品的普及，弱光催化产品的潜在市场极大，但是现在市面上具有高效催化性能的弱光产品极少。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是要解决现有粉末悬浮液相光催化体系存在易脱落、团聚、回收困难、光利用率低和弱光催化性能差的问题，而提供一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的制备方法。
[0009]一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
[0010]一、制备纤维素水溶液：
[0011]①
、以乙酸和亚氯酸钠的混合液为溶剂，利用索氏抽提法对木粉进行抽提；
[0012]②
、重复步骤一
①
，再抽滤，最后使用蒸馏水对抽滤得到的固体物质进行清洗至中性，得到固体物质A；
[0013]③
、将纤维素A放入到NaOH溶液中，再加热处理，抽滤，最后使用蒸馏水对抽滤得到的固体物质洗涤，得到固体物质B；
[0014]④
、首先将固体物质B浸入到乙酸和亚氯酸钠的混合液中，然后加热处理，再抽滤，将抽滤得到的固体物质浸入到NaOH溶液中，加热处理，抽滤，最后使用蒸馏水对抽滤得到的固体物质洗涤至中性，得到纤维素；
[0015]⑤
、将纤维素加入到去离子水中，再使用超声波粉碎机处理，得到纤维素水溶液；
[0016]二、将光催化材料加入到纤维素水溶液中，再超声，最后冷冻干燥，得到具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料。
[0017]本专利技术的优点：
[0018]1、有效催化剂/染料负载量：
[0019]纤维素通过卷曲包裹锚定催化剂，使得大量纳米颗粒既均匀又稳固的锚定在纤维素结构中，增加催化剂或染料的负载量；
[0020]2、多孔结构带来的高比表面积：
[0021]拥有足够的活性位点，抑避免失活，作为载体，具有独特的孔结构和空的尺寸大小，可以控制反应活性位置和定域结构，对反应有着高度的选择性，能吸附更多的单层染料分子；
[0022]3、对光的吸收效率：
[0023]本专利技术具有微纳级多孔结构，太阳光在本专利技术制备的纤维素基光催化材料的粗糙表面内可进行多次反射从而被污染物(待降解材料)反复吸收，增大受光面积，增加光吸收效率，大幅度提高了太阳光的利用率；
[0024]4、高效预吸附：
[0025]预吸附是高效光分解的前提，样品多孔结构预吸附是最大优势之一；通过吸附、过滤强化污染物与催化剂表面接触，达到高效处理的目的；(耦合吸附与光催化)吸附与光催化协同作用可使动力学常数提高2倍以上；(联合物理吸附，高性能吸附载体)拓扑结构可以作为吸附剂，不但能够把污染物富集到光催化剂附近，而且可以接受光生电子，抑制与空穴的复合，提供了更多的反应界面；
[0026]5、本专利技术制备过程绿色环保、耐久性好、后续应用易操作性。
[0027]6、本专利技术制备的光催化材料由于特殊的微结构，能够实现弱光催化，应用到室内等光强比较弱的地方可以正常使用，在最短的时间内可以实现最优的催化效果；
[0028]7、被专利技术制备成本低，光催化材料和纤维素可以一步成型，无需添加氧化石墨烯等其它材料，进一步节省了成本。
附图说明
[0029]图1为实施例一制备的具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的宏观数码照片图；
[0030]图2为传统工艺制备的纯纤维素的SEM图；
[0031]图3为实施例一制备的具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的SEM图；
[0032]图4为样品的吸附能力测试图，图中1为罗丹明B溶液的吸光度，2为使用传统工艺制备的纯纤维素进行暗吸附罗丹明B溶液3h后的吸光度，3为使用实施例一制备的具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料进行暗吸附罗丹明B溶液3h后的吸光度；
[0033]图5为光催化效率图，图中1为纯纤维素，2为TiO2，3为实施例一制备的具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料吸附罗丹明B的紫外光区的吸光度；
[0034]图6为在20勒克斯光强照射下，传统工艺制备的纯纤维素在不同的时间下吸附罗丹明B溶液的吸光度；
[0035]图7为在20勒克斯光强照射下，实施例一制备的具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料在不同的时间下吸附罗丹明B溶液的吸光度；
[0036]图8为毒性测试图。
具体实施方式
[0037]以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本专利技术的范围。
[0038]具体实施方式一：本实施方式一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的制备方法具体是按以下步骤完成的：
[0039]一、制备纤维素水溶液：
[0040]①
、以乙酸和亚氯酸钠的混合液为溶剂，利用索氏抽提法对木粉进行抽提；
[0041]②
、重复步骤一
①
，再抽滤，最后使用蒸馏水对抽滤得到的固体物质进行清洗至中性，得到固体物质A；
[0042]③
、将纤维素A放入到NaOH溶液中，再加热处理，抽滤，最后使用蒸馏水对抽滤得到的固体物质洗涤，得到固体物质B；
[0043]④
、首先将固体物质B浸入到乙酸和亚氯酸钠的混合液中，然后加热处理，再抽滤，将抽滤得到的固体物质浸入到NaOH溶液中，加热处理，抽滤，最后使用蒸馏水对抽滤得到的固体物质洗涤至中性，得到纤维素；
[0044]⑤
、将纤维素加入到去离子水中，再使用超声波粉碎机处理，得到纤维素水溶液；
[0045]二、将光催化材料加入到纤维素水溶液中，再超声，最后冷冻干燥，得到具有弱光催化性能的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的制备方法，其特征在于一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的制备方法具体是按以下步骤完成的：一、制备纤维素水溶液：
①
、以乙酸和亚氯酸钠的混合液为溶剂，利用索氏抽提法对木粉进行抽提；
②
、重复步骤一
①
，再抽滤，最后使用蒸馏水对抽滤得到的固体物质进行清洗至中性，得到固体物质A；
③
、将纤维素A放入到NaOH溶液中，再加热处理，抽滤，最后使用蒸馏水对抽滤得到的固体物质洗涤，得到固体物质B；
④
、首先将固体物质B浸入到乙酸和亚氯酸钠的混合液中，然后加热处理，再抽滤，将抽滤得到的固体物质浸入到NaOH溶液中，加热处理，抽滤，最后使用蒸馏水对抽滤得到的固体物质洗涤至中性，得到纤维素；
⑤
、将纤维素加入到去离子水中，再使用超声波粉碎机处理，得到纤维素水溶液；二、将光催化材料加入到纤维素水溶液中，再超声，最后冷冻干燥，得到具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料。2.根据权利要求1所述的一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一
①
中所述的抽提的温度为80℃～85℃，抽提的时间为1h～2h；步骤一
②
中重复步骤一
①
3次～5次。3.根据权利要求1所述的一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一
③
中将纤维素A放入到NaOH溶液中，再加热到75℃～80℃，在75℃～80℃下处理1h～2h，抽滤，使用蒸馏水对抽滤得到的固体物质洗涤，得到固体物质B。4.根据权利要求1所述的一种具有弱光催化性能的纤维素基光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一
④
中首先将固体物质B浸入到乙酸和亚氯酸钠的混合液中，然后加热到80℃～85℃，在80℃～85℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莹莹，陈新杰，林坚，孙庆丰，王友青，王汉伟，杨玉山，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：