【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化，具体涉及一种生物炭/二氧化钛复合光催化材料及其制备方法和应用。
技术介绍
0、技术背景
1、水中六价铬(cr(vi))是一种常见的有毒污染物，其存在对人类健康和环境造成严重威胁。六价铬广泛应用于电镀、制革、冶金、染料和废水处理等工业过程中，这导致大量六价铬废水的产生。六价铬具有高度毒性和持久性，易溶于水，通过地表水及农田灌溉在动植物或农作物中富集，继而对人类健康造成潜在危害。常用的处理六价铬的技术有化学沉淀法、离子交换法、膜分离法等，但其高成本、高能耗，副产物污染大等成为以上技术的局限和挑战。因此，开发高效、经济、环保的处理技术用于六价铬废水的去除具有重要意义。
2、近年来，光催化技术作为一种潜在的环境治理方法备受研究关注。光催化技术利用光照激发催化剂产生高活性的自由基和自由电子，进而降解和氧化还原有机和无机污染物。在众多的光催化材料中，二氧化钛(tio2)因其优异的光催化性能而受到广泛关注。然而，纯二氧化钛在光催化过程中存在一些局限性，例如带隙能量大、光生电子-空穴对易复合、不易从水中分离等。为了克服这些问题，复合材料的制备成为一种有效的措施。生物炭(bc)作为一种多孔、高比表面积的碳材料，在吸附和催化领域展示出潜在的应用价值。bc由可再生生物质如秸秆、木屑等经过热解或焦化制备而成，其独特的结构和化学性质使其具有优异的吸附性能，可用于去除有机和无机污染物，其表面易于修饰，可以与催化材料复合，这为其上负载二氧化钛提供了可能。bc作为载体具有较高的比表面积和丰富的官能团，可提供吸附废水
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种生物炭/二氧化钛复合光催化材料及其制备方法和应用，为六价铬废水处理提供一种高效、可持续、经济的解决方案，推动生物炭与纳米二氧化钛复合材料在环境领域的应用。
2、本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：
3、本专利技术提供了一种生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤；
4、(1)将小麦秸秆进行预处理；
5、(2)按预处理后的小麦秸秆移入坩埚，进行碳化处理，得到秸秆生物炭；
6、(3)将步骤(2)中得到的秸秆生物炭与盐酸混合，后经洗涤后干燥，得到生物炭；
7、(4)将钛酸丁酯和无水乙醇混合，得到溶液a，将无水乙醇与蒸馏水和乙酸充分混匀，得到溶液b；
8、(5)将步骤(4)中的溶液b逐滴加入溶液a，经磁力搅拌后加入步骤(3)中所制得的生物炭，继续搅拌，得到黑色溶胶；
9、(6)将步骤(5)中所得到的黑色溶胶经陈化后烘干，研磨，然后煅烧，得到生物炭/二氧化钛复合光催化材料。
10、进一步的，在步骤(1)中，所述预处理的具体操作为将小麦秸秆超声，去离子水洗涤，65℃干燥24h，破壁机破碎，100目过筛。
11、进一步的，在步骤(2)中，所述碳化处理的具体操作为在管式炉中，n2气氛下，气流速100ml/min，500℃，升温速率为5℃/min，炉内慢热解2h，室温下冷却。
12、进一步的，在步骤(3)中，所述混合为将秸秆生物炭与1m盐酸混合2h；所述干燥过程中的参数为65℃下干燥24h。
13、进一步的，在步骤(4)中，所述溶液a中钛酸丁酯含量为10ml，无水乙醇含量为30ml；所述溶液b中无水乙醇含量为10ml，蒸馏水含量为4ml，乙酸含量为1ml。
14、进一步的，在步骤(5)中，所述磁力搅拌的时间为30min；所述继续搅拌的时间为2h；所述生物炭的添加量为0.025g。
15、进一步的，在步骤(6)中，所述陈化时间为24h；所述烘干过程的参数为65℃下烘干12h；所述煅烧的具体操作为放入马弗炉中300℃煅烧2h，升温速率为5℃/min。
16、本专利技术还提供一种生物炭/二氧化钛复合光催化材料。
17、本专利技术还提供一种生物炭/二氧化钛复合光催化材料在六价铬废水的去除中的应用。
18、进一步的，所述六价铬废水的去除具体为利用生物炭/二氧化钛复合光催化材料还原六价铬。
19、本专利技术有益效果在于：
20、本专利技术合成了秸秆生物炭/二氧化钛纳米复合光催化材料，在光照下表现出比纯tio2更高的吸附-光催化还原作用，有效地促进了cr(vi)的吸附-光催化还原协同效果。通过结合制备的复合光催化剂的不同结构和光化学表征结果以及光催化还原cr(vi)的结果，证实了tio2有效附着在bc材料上，bc/tio2复合材料的高比表面积和低平均孔径解释了其光催化还原活性增强是由于诱导cr(vi)在其介孔表面吸附且进一步还原所致，此外，bc/tio2复合材料的较低带隙低阻抗也解释了其光催化效果的优异，光催化活性效率的增强主要归功于在光照下复合材料表面光产生的载流子，以及它们易于转移到bc上导致光生空穴-电子重组受到抑制和电子转移增强的协同作用。另外，其还具备高效的可重复循环再生的能力。综上，本专利技术为六价铬废水处理提供了一种高效、可持续、经济的解决方案，推动生物炭与纳米二氧化钛复合材料在环境领域的应用。
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1.一种生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述预处理的具体操作为将小麦秸秆超声，去离子水洗涤，65℃干燥24h，破壁机破碎，100目过筛。
3.根据权利要求1所述的生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述碳化处理的具体操作为在管式炉中，N2气氛下，气流速100mL/min，500℃，升温速率为5℃/min，炉内慢热解2h，室温下冷却。
4.根据权利要求1所述的生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述混合为将秸秆生物炭与1M盐酸混合2h；所述干燥过程中的参数为65℃下干燥24h。
5.根据权利要求1所述的生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述溶液A中钛酸丁酯含量为10mL，无水乙醇含量为30mL；所述溶液B中无水乙醇含量为10mL，蒸馏水含量为4mL，乙酸含量为1mL。
6.根据权利要求1所述
7.根据权利要求1所述的生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述陈化时间为24h；所述烘干过程的参数为65℃下烘干12h；所述煅烧的具体操作为放入马弗炉中300℃煅烧2h，升温速率为5℃/min。
8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的制备方法所制备得到的生物炭/二氧化钛复合光催化材料。
9.一种如权利要求8所述的生物炭/二氧化钛复合光催化材料在六价铬废水的去除中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述六价铬废水的去除具体为利用生物炭/二氧化钛复合光催化材料还原六价铬。
...【技术特征摘要】
1.一种生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述预处理的具体操作为将小麦秸秆超声，去离子水洗涤，65℃干燥24h，破壁机破碎，100目过筛。
3.根据权利要求1所述的生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述碳化处理的具体操作为在管式炉中，n2气氛下，气流速100ml/min，500℃，升温速率为5℃/min，炉内慢热解2h，室温下冷却。
4.根据权利要求1所述的生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述混合为将秸秆生物炭与1m盐酸混合2h；所述干燥过程中的参数为65℃下干燥24h。
5.根据权利要求1所述的生物炭/二氧化钛复合光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述溶液a中钛酸丁酯含量为10ml，无水乙醇...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶祥桔，谢越，杜亚东，訾建平，
申请(专利权)人：安徽科技学院，
类型：发明
国别省市：
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