【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化材料，尤其是涉及一种纳米纤维光催化材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、光催化技术是一种高效清洁的新型水处理技术，由于其具有能耗低、环境友好、彻底矿化污染物等显著优点，收到了水污染控制领域的广泛的重视和深入研究。上世纪70年代，carey等首先报道了tio2在近紫外光的照射下可使水中多氯联苯完全脱氯去毒，从此开启了光催化用于水处理领域的新篇章。此后，大量的深入研究表明：利用光催化技术不仅能够处理多种难降解有机污染物，同时具有很好的杀菌及抑菌活性，其副产物少、无毒无害，因此，光催化技术被认为是当前最具有开发前景的水处理技术，具有强大的工程潜力。然而目前光催化剂的主要形式为纳米颗粒物，在投加于水中时不可避免地会产生易失活、难回收、可能造成二次污染等一系列问题。为了克服纳米颗粒物光催化材料在水处理应用中的缺陷，改进光催化剂型式，以实现对光催化剂在水处理领域有效的回收和利用是目前光催化研究的热点和难点。
2、通过传统方法制备的光催化剂多为粉体，粉体颗粒尺寸较大，制备过程复杂，反应周期长，而且粉体容易团聚，难以分离和回收，严重制约了其光催化技术的商业化进程。制备纳米纤维就能很好的解决这一问题，制备纳米纤维最高效的手段就是采用静电纺丝技术，静电纺丝技术是指在高压静电发生器产生的高压静电场的作用下，通过溶胶-凝胶方法获得的带电高分子溶液或熔体在高压静电场中喷射变形流动，在这一过程中，经溶剂蒸发或熔体冷却过程而使溶质固化，最终制得无纺纤维毡物质的一种技术手段。但是，目前现有的光催化纳米纤维材料的光催化性能不佳，
3、基于此，亟需一种新型的光催化纳米纤维材料和制备方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的第一个技术问题是：
2、提供一种光催化材料。
3、本专利技术所要解决的第二个技术问题是：
4、提供一种所述光催化材料的制备方法。
5、本专利技术所要解决的第三个技术问题是：
6、所述光催化材料的应用。
7、为了解决所述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
8、一种光催化材料，所述光催化材料为多孔壳体结构；
9、所述多孔壳体结构内层的组分包括以下原料：
10、聚乙烯吡咯烷酮和钛酸锶；
11、所述多孔壳体结构外层的组分包括以下原料：
12、4'-(4-甲氧基苯基)-2,2:6,2-三联吡啶、锌源、钛源和镍源。
13、根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
14、所述光催化材料内层的钛酸锶具有典型的钙钛矿型结构，具有良好的光催化性，而所述光催化材料为多孔壳体结构，通过壳体结构，将内层固定，防止内层组分的流失。外层结构的组分包括了4'-(4-甲氧基苯基)-2,2:6,2-三联吡啶、锌源、钛源和镍源，在本专利技术中，利用4'-(4-甲氧基苯基)-2,2:6,2-三联吡啶作为配位载体，负载上金属离子，以形成改性纤维素，将改性纤维素作为外层的包覆层，改性纤维性形成的包覆膜，具有极高的比表面积，使得所述光催化材料在光催化反应中能够提供更多的反应活性位点，且该包覆膜可促进光催化材料上载流子的传输，提升载流子的分离效率。此外，所述改性纤维性形成的包覆膜，其本身，往往具有较小的孔隙率，因此本专利技术的光催化材料内层的组分还包括聚乙烯吡咯烷酮，当所述光催化材料受热后，内层的部分聚乙烯吡咯烷酮会溶解，并穿透外层流出，在此过程中，会扩大所述改性纤维性形成的包覆膜(所述多孔壳体结构外层)的孔隙大小，并提高孔隙率。
15、根据本专利技术的一种实施方式，所述多孔壳体结构内层的组分包括以下原料：
16、聚乙烯吡咯烷酮、铋源和钛酸锶。
17、根据本专利技术的一种实施方式，所述聚乙烯吡咯烷酮和钛酸锶的重量份比为0.8-3：0.4-2。
18、根据本专利技术的一种实施方式，聚乙烯吡咯烷酮和钛酸锶的重量份比，具体包括以下比值：0.8：0.4-2、0.9：0.4-2、1.0：0.4-2、1.1：0.4-2、1.2：0.4-2、1.3：0.4-2、1.4：0.4-2、1.5：0.4-2、1.6：0.4-2、1.7：0.4-2、1.8：0.4-2、1.9：0.4-2、2.0：0.4-2、2.1：0.4-2、2.2：0.4-2、2.3：0.4-2、2.4：0.4-2、2.5：0.4-2、2.6：0.4-2、2.7：0.4-2、2.8：0.4-2、2.9：0.4-2、3.0：0.4-2、0.8-3：0.5、0.8-3：0.6、0.8-3：0.7、0.8-3：0.8、0.8-3：0.9、0.8-3：1.0、0.8-3：1.1、0.8-3：1.2、0.8-3：1.3、0.8-3：1.4、0.8-3：1.50、0.8-3：1.60、0.8-3：1.7、0.8-3：1.8、0.8-3：1.9、0.8-3：2.0。
19、根据本专利技术的一种实施方式，所述4'-(4-甲氧基苯基)-2,2:6,2-三联吡啶与锌源的重量份比为0.2-0.8：0.2-0.8。
20、根据本专利技术的一种实施方式，所述4'-(4-甲氧基苯基)-2,2:6,2-三联吡啶与锌源的重量份，可以相同，也可以不同，优选的所述4'-(4-甲氧基苯基)-2,2:6,2-三联吡啶的用量需要过量。
21、根据本专利技术的一种实施方式，所述钛源和镍源的重量份比为0.4-2：1-2。
22、根据本专利技术的一种实施方式，所述钛源和镍源的重量份比包括0.4：1-2、0.5：1-2、0.6：1-2、0.7：1-2、0.8：1-2、0.9：1-2、1.0：1-2、1.1：1-2、1.2：1-2、1.3：1-2、1.4：1-2、1.5：1-2、1.6：1-2、1.7：1-2、1.8：1-2、1.9：1-2、2.0：1-2。
23、为了解决所述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
24、一种制备所述光催化材料的方法，包括以下步骤：
25、混合聚乙烯吡咯烷酮、钛酸锶于第一溶剂，得到第一前驱体；
26、混合4'-(4-甲氧基苯基)-2,2:6,2-三联吡啶和锌源于第二溶剂，经反应，得到配合物；
27、混合所述配合物、钛源和镍源于第三溶剂中，得到第二前驱体；
28、采用同轴静电纺丝装置，将所述第一前驱体用内针头喷出、所述第二前驱体用外针头喷出，使得所述第二前驱体包覆第一前驱体，经煅烧，得到所述光催化材料。
29、根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
30、本专利技术采用静电纺丝法制备光催化纤维膜，方法简单、易于操作且成本较低，此外，利用同轴静电纺丝，可制备得到双层纤维膜，对于内层，钛酸锶具有典型的钙钛矿型结构，具有良好的光催化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光催化材料，其特征在于：所述光催化材料为多孔壳体结构；
2.根据权利要求1所述的一种光催化材料，其特征在于：所述多孔壳体结构内层的组分包括以下原料：
3.根据权利要求1所述的一种光催化材料，其特征在于：所述聚乙烯吡咯烷酮和钛酸锶的重量份比为0.8-3：0.4-2。
4.根据权利要求1所述的一种光催化材料，其特征在于：所述4'-(4-甲氧基苯基)-2,2:6,2-三联吡啶与锌源的重量份比为0.2-0.8：0.2-0.8。
5.根据权利要求1所述的一种光催化材料，其特征在于：所述钛源和镍源的重量份比为0.4-2：1-2。
6.一种制备如权利要求1至5任一项所述的一种光催化材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述第一溶剂、第二溶剂和第三溶剂中独立选自乙醇、乙二醇、水、二甲基亚砜、石蜡油、橄榄油、N,N-二甲基甲酰胺和乙酸中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述同轴静电纺丝装置，其内针头内径为0.5-1mm，外针头外径为1-2mm
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述煅烧的温度为400-750℃，煅烧的时间为2-12小时。
10.如权利要求1至5任一项所述的一种光催化材料在光分解水制氢装置中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种光催化材料，其特征在于：所述光催化材料为多孔壳体结构；
2.根据权利要求1所述的一种光催化材料，其特征在于：所述多孔壳体结构内层的组分包括以下原料：
3.根据权利要求1所述的一种光催化材料，其特征在于：所述聚乙烯吡咯烷酮和钛酸锶的重量份比为0.8-3：0.4-2。
4.根据权利要求1所述的一种光催化材料，其特征在于：所述4'-(4-甲氧基苯基)-2,2:6,2-三联吡啶与锌源的重量份比为0.2-0.8：0.2-0.8。
5.根据权利要求1所述的一种光催化材料，其特征在于：所述钛源和镍源的重量份比为0.4-2：1-2。
6.一种制...
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