【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可见光催化剂的制备方法，尤其是涉及铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、随着工业化进程的快速发展，水污染已经成为一个不可忽视的环境问题，工业废水直接排放进入水系，对生态环境和人类健康造成巨大威胁，降解废水中的有害物质，是工业废水排放前必不可少的环节。多种处理工业废水的方法被专利技术出来，如化学降解法、吸附法等，但这些方法存在能耗高、成本大，为企业带来严重的经济负担，光催化法降解水中污染物因其能耗低，成为一种绿色废水处理技术。
3、二氧化钛因其廉价、无毒已经成为最有吸引力的光催化剂，p25是平均粒径为25nm的二氧化钛商品，在抑菌、空气净化等领域有广泛应用，但用于废水处理还存在一些缺陷和困难。首先，晶相导致二氧化钛光催化效率不高，二氧化钛晶相中锐钛矿相的光催化效率最高，但是由于锐钛矿相热稳定性差，容易转变为金红石相，获得单一的锐钛矿相产品是困难的，p25是锐钛矿相和金红石相的混合物，因此导致光催化效率不高。其次，二氧化钛属于宽带隙半导体，只能吸收自然光中的紫外光成分，无法吸收可见光，而紫外光仅占自然光的4％，二氧化钛的光利用率低，影响了其光催化效率。最后，比起块体材料，纳米级二氧化钛具有更大的比表面积，反应活性位点多，因此具有较高的光催化效率，但是纳米颗粒(如p25)进入废水后，由于颗粒体积太小很难回收
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法。
2、本专利技术的第一目的在于，提供所述铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，旨在通过提高光利用率和获得单一锐钛矿相晶体来提高二氧化钛的光催化效率；本专利技术的第二目的在于，提供铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法；旨在制备性能优异的、适用于废水处理的光催化剂。
3、本专利技术研究发现，使用金属铜修饰和铜掺杂复合二氧化钛纳米纤维光催化剂，能够有效改善二氧化钛光催化性能。
4、本专利技术中，铜掺杂浓度是改善二氧化钛光催化性能的关键。
5、本专利技术研究还发现，二氧化钛纳米纤维形成的光催剂在水中容易回收，不易形成二次污染。
6、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
7、铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，包括如下步骤：
8、步骤(1)，先将钛酸四丁酯溶入n，n-二甲基甲酰胺，搅拌均匀，再加入五水硫酸铜，搅拌均匀；
9、步骤(2)，在上述溶液中加入冰乙酸和无水乙醇，搅拌均匀；
10、步骤(3)，加入聚乙烯吡咯烷酮后搅拌，直到聚乙烯吡咯烷酮全部溶解，形成均匀溶胶；
11、步骤(4)，使用静电纺丝机对上述溶胶进行静电纺丝，形成一维纳米纤维；
12、步骤(5)，在电阻炉中煅烧获得铜掺杂的二氧化钛纳米纤维；
13、步骤(6)，在真空气氛管式炉中通入保护性气体进行升温，升温后通入甲烷气体进行铜的原位还原。
14、优选的，所述步骤(1)中，钛酸四丁酯体积与n，n-二甲基甲酰胺的体积比为1∶(1～4)；生成光催化剂中铜离子在二氧化钛中的质量百分比为1～20％。
15、优选的，所述步骤(2)中，冰乙酸与无水乙醇比为1∶(5～10)。
16、优选的，所述步骤(3)中，钛酸四丁酯的体积与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1ml∶(0.5～1.5)g。
17、优选的，所述步骤(4)中，静电纺丝电压为15～35kv。
18、优选的，所述步骤(5)中，空气中煅烧最高温度为400～550℃，升温速率为20～40℃/h。
19、优选的，所述步骤(6)中，在真空气氛管式炉中通入保护性气体进行升温，煅烧温度为350～450℃，通入甲烷气体煅烧时间为0.5～2h。
20、本专利技术研究发现，铜修饰和铜离子掺杂浓度能够影响二氧化钛光催化性能。
21、本专利技术研究发现，在所述的制备工艺、成分和物质比例的联合控制下，能够有效实现协同作用，扩展二氧化钛纳米纤维的光谱响应范围，提高光利用率。
22、本专利技术还提供了所述光催化剂制备方法。
23、本专利技术优选的应用，将其作为光催化剂，用于水体中的有机污染物的光催化降解。
24、本专利技术的有益效果：
25、1.本专利技术提供的铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，该方法能拓宽二氧化钛的光谱响应范围，提高自然光利用率，从而提高二氧化钛的光催化效率。
26、2.本专利技术提供的铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，利用铜离子的合理掺杂，使晶格发生可控畸变，促进了光生电子空穴对的分离，通过原位还原的铜与二氧化钛构建了半导体异质结，改变了二氧化钛的带隙结构，为光生载流子提供了转移通道，同时利用铜的等离子体共振效应为二氧化钛提供更多的光生载流子，在两种效应的协同作用下，提高了二氧化钛的光催化性能。
27、3.本专利技术的纳米纤维结构，既具备纳米材料比表面积大的优势，又便于回收，避免对水体造成二次污染。
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1.铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，钛酸四丁酯体积与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1∶(1～4)；生成光催化剂中铜离子在二氧化钛中的质量百分比为1～20％。
3.根据权利要求1所述的铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，冰乙酸与无水乙醇比为1∶(5～10)。
4.根据权利要求1所述的铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，钛酸四丁酯的体积与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1ml∶(0.5～1.5)g。
5.根据权利要求1所述的铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，静电纺丝电压为15～35kV。
6.根据权利要求1所述的铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，空气中煅烧最高温度为400～550℃，升温速率为20
7.根据权利要求1所述的铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中，在真空气氛管式炉中通入保护性气体进行升温，煅烧温度为350～450℃，通入甲烷气体煅烧时间为0.5～2h。
...【技术特征摘要】
1.铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，钛酸四丁酯体积与n，n-二甲基甲酰胺的体积比为1∶(1～4)；生成光催化剂中铜离子在二氧化钛中的质量百分比为1～20％。
3.根据权利要求1所述的铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，冰乙酸与无水乙醇比为1∶(5～10)。
4.根据权利要求1所述的铜和铜离子复合二氧化钛纳米纤维可见光催化剂制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，钛酸四丁酯的体积与...
【专利技术属性】
技术研发人员：芦颖，洪金中，李金鑫，鞠鑫，王林琳，秦湘阁，
申请(专利权)人：佳木斯大学，
类型：发明
国别省市：
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