【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及印染废水催化降解处理领域，具体涉及一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法。
技术介绍
1、针对印染废水中成分种类多、含量高且成分复杂的情况，对印染废水处理的工艺程序也相对较多，这主要是由于印染废水中污染有机物的浓度往往相对较高且较难分解。光催化技术中可以把有机物分解物为二氧化碳和水等无机物，不会对环境产生二次污染。
2、但是，光催化的活性受限于光生电子空穴对产生、载流子迁移速率等，大大制约了其领域应用。通过调研我们发现，现有报道的压电催化剂绝大多数为压电半导体(如：zno、batio3、pbtio3)。该类材料不仅表现出显著的压电性，同时还具有光激发性。也就是说，这类压电半导体材料在光激发下，就会产生大量的光生载流子，并且产生的光生载流子同样能够引发氧化还原反应，而这种由光生载流子引发氧化还原过程即为光催化过程。
3、钛酸铋(bi4ti3o12)是由(bi2o3)2+和(bi2ti3o10)2-层交替构成的aurivillius型氧化物，其中(bi2o3)2+层中有很多氧空位可以扩大光吸收的波长范围，同时bi4ti3o12晶体中(bi2o3)2+和(bi2ti3o10)2-层会形成内电场，可以产生自发极化有效地使电子-空穴对分离，还具有优良的铁电性、抗疲劳性和高居里温度，因此bi4ti3o12可以做为压电光催化-降解有机污染物的理想材料。然而，bi4ti3o12存在电子空穴复合较快的问题，限制了它的领域应用。
4、通常来讲，一种高效的压电催化剂应该具有较高的压电系数、大的能量捕获截
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法,旨在克服常规钛酸铋材料使用常规条件催化降解染料废水时存在电子空穴复合较快，催化降解效果欠佳的不足。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其包括如下步骤：
3、s1.制备钛酸铋纳米纤维材料；
4、s2.将s1制备的钛酸铋纳米纤维材料投入至染料废水中，在光照及超声振动双重作用下，启动染料的催化降解反应，直至染料降解完全。
5、具体的，s1中钛酸铋纳米纤维材料的制备方法如下：以n,n-二甲基甲酰胺和冰醋酸为溶剂，bi(no3)·5h2o和钛酸四丁酯为原料，同时添加聚乙吡咯烷酮进行稳定和增粘，搅拌混匀后，得到前驱体溶液；随后将前驱体溶液装入10ml针管中，控制高压18v，低压-2v，推速为0.1mm/min，接收速度为50r/min，将其进行剥离并放入马沸炉炉中进行煅烧，初始温度为25℃，升温速率是3℃/min，升温至550℃，在550℃处恒温保持120min，然后自然冷却到室温，获得bi4ti3o12纳米纤维。
6、具体的，n,n-二甲基甲酰胺和冰醋酸用量体积比为4：1；bi(no3)·5h2o、钛酸四丁酯和冰醋酸的用量比例为0.75g:0.4ml：2ml。
7、具体的，bi4ti3o12纳米纤维的直径在50-100nm之间。
8、具体的，s1中制备出钛酸铋纳米纤维材料后，先在其上负载金，得到金负载的钛酸铋纳米纤维材料，然后s2中将金负载的钛酸铋纳米纤维材料投入染料废水中。
9、具体的，金负载的钛酸铋纳米纤维材料的制备方法如下：制备出bi4ti3o12纳米纤维后，用小型离子溅射仪镀au，镀au的参数是30ma，5×10-2mbar/pa，镀金持续时间20s，即得。
10、具体的，金负载的钛酸铋纳米纤维材料中金为结合于钛酸铋纳米纤维材料的纳米粒子，尺寸在5-15nm之间。
11、具体的，步骤s2中的光照采用氙气灯，功率280-500w，光照强度为100-200w/cm2。
12、具体的，步骤s2中超声振动采用超声机，超声机产生的超声波频率为35-45khz。
13、具体的，步骤s2中染料废水中染料的浓度为10-30mg/l，使用的钛酸铋纳米纤维的浓度为40-60mg/l。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
15、本专利技术提供的方法有效提升了钛酸铋对有机染料的降解效率，所制备的bi4ti3o12纳米纤维或au-bi4ti3o12在超声波振动和光的双能驱动下，压电-光协同催化过程被引发，该过程不仅可以有效解决压电催化中载流子浓度低这一不足，同时压电催化过程中材料内形成的压电电势，可以有效地加速自由载流子的分离和迁移，进而抑制单一光催化过程中载流子复合,提高了bi4ti3o12降解染料的效率。本专利技术通过将钛酸铋制备成纳米纤维材料，使其成为低维纳米压电材料，以克服常规尺寸钛酸铋催化性能欠佳不足，另外可通过负载金来增强光吸收能力并促进电子空穴的分离，进一步增强催化能力，在催化降解反应中，使用超声振动和光照共同作用于反应液，引发压电-光协同催化，显著提升了钛酸铋对有机染料的降解效率。
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1.一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，S1中钛酸铋纳米纤维材料的制备方法如下：以N,N-二甲基甲酰胺和冰醋酸为溶剂，Bi(NO3)·5H2O和钛酸四丁酯为原料，同时添加聚乙吡咯烷酮进行稳定和增粘，搅拌混匀后，得到前驱体溶液；随后将前驱体溶液装入10mL针管中，控制高压18V，低压-2V，推速为0.1mm/min，接收速度为50r/min，将其进行剥离并放入马沸炉炉中进行煅烧，初始温度为25℃，升温速率是3℃/min，升温至550℃，在550℃处恒温保持120min，然后自然冷却到室温，获得Bi4Ti3O12纳米纤维。
3.根据权利要求2所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，N,N-二甲基甲酰胺和冰醋酸用量体积比为4：1；Bi(NO3)·5H2O、钛酸四丁酯和冰醋酸的用量比例为0.75g:0.4mL：2mL。
4.根据权利要求2所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，Bi4Ti3O12纳米纤维的直径在50-1
5.根据权利要求2所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，S1中制备出钛酸铋纳米纤维材料后，先在其上负载金，得到金负载的钛酸铋纳米纤维材料，然后S2中将金负载的钛酸铋纳米纤维材料投入染料废水中。
6.根据权利要求5所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，金负载的钛酸铋纳米纤维材料的制备方法如下：制备出Bi4Ti3O12纳米纤维后，用小型离子溅射仪镀Au，镀Au的参数是30mA，5×10-2mbar/Pa，镀金持续时间20s，即得。
7.根据权利要求6所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，金负载的钛酸铋纳米纤维材料中金为结合于钛酸铋纳米纤维材料的纳米粒子，尺寸在5-15nm之间。
8.根据权利要求1所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，步骤S2中的光照采用氙气灯，功率280-500W，光照强度为100-200W/cm2。
9.根据权利要求1所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，步骤S2中超声振动采用超声机，超声机产生的超声波频率为35-45KHz。
10.根据权利要求1至9任一项所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，步骤S2中染料废水中染料的浓度为10-30mg/L，使用的钛酸铋纳米纤维的浓度为40-60mg/L。
...【技术特征摘要】
1.一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，s1中钛酸铋纳米纤维材料的制备方法如下：以n,n-二甲基甲酰胺和冰醋酸为溶剂，bi(no3)·5h2o和钛酸四丁酯为原料，同时添加聚乙吡咯烷酮进行稳定和增粘，搅拌混匀后，得到前驱体溶液；随后将前驱体溶液装入10ml针管中，控制高压18v，低压-2v，推速为0.1mm/min，接收速度为50r/min，将其进行剥离并放入马沸炉炉中进行煅烧，初始温度为25℃，升温速率是3℃/min，升温至550℃，在550℃处恒温保持120min，然后自然冷却到室温，获得bi4ti3o12纳米纤维。
3.根据权利要求2所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，n,n-二甲基甲酰胺和冰醋酸用量体积比为4：1；bi(no3)·5h2o、钛酸四丁酯和冰醋酸的用量比例为0.75g:0.4ml：2ml。
4.根据权利要求2所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，bi4ti3o12纳米纤维的直径在50-100nm之间。
5.根据权利要求2所述的一种提高钛酸铋催化降解染料效率的方法，其特征在于，s1中制备出...
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