【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污水处理材料，具体讲是一种压电光催化复合材料的制备方法及其应用。
技术介绍
1、水环境保护是当前人类社会广泛关注的一个问题，随着我国国民经济的快速发展，高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源造成了威胁。然而利用现有的生物处理方法，对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而高级氧化法(advancedoxidation process，简称aops)是处理水环境中有机污染物的重要方法，其原理是通过在水中产生自由基，将水中的有机分子分解为水、二氧化碳与无机矿物。通常，水中自由基可以通过紫外照射、通电、加入氧化试剂等方式产生，然而这些方式大多需要外界物质与能量的输入或依赖于周围环境状况。
2、近年来，压电光催化的概念被提出并得到了长足的发展。压电材料受到应力作用，因晶体结构改变形成非零偶极矩进而产生的压电电势有利于促进光生电荷分离和转移，已然成为提升光催化效率的关键途径。将压电材料与光催化剂组合成的复合材料置于污染水体中，在超声、水流、波浪等机械能与光照的协同作用下，压电电势能够持续促进光催化剂表面产生的自由电荷分离与转移，进而与水分子或水中溶解的氧气反应生成·oh、·o2等自由基，达到净化水体的效果。
3、以tio2为基础的光催化剂一直以来是光催化领域的研究热点，然而，以tio2为基础的传统光催化材料，由于带隙宽(锐钛矿型3.2ev)，只能利用太阳光中紫外光的能量(约3％)，故使其在水污染处理中的应用受到制约。研究发现窄带系ag2o(1.2ev)作为可见光响应的光催化剂在光催化污水处
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种高效利用压电材料、可见光催化材料特性的压电光催化复合材料，其可有效提高可见光的导光率以及载流子的迁移效率，从而大大提高污水处理的效率。
2、本专利技术的技术解决方案如下：一种压电光催化复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、1)na2ti3o7纳米线模板的合成:将tio2粉末加入氢氧化钠溶液中，超声分散后加入反应釜中，在180-220℃下保温24-48h，水热合成产物后、离心、用去离子水洗至中性，制得na2ti3o7纳米线；
4、2)ba1-xsrxtio3纳米线合成：称取步骤1)制备的na2ti3o7纳米线分散至去离子水中，加入ba(oh)2·8h2o和sr(oh)2·8h2o，搅拌均匀，将混合溶液转移至反应釜中，于80-140℃下保温24-48h，冷却后往反应釜中滴加hcl溶液去除未反应完全的碱和ba2co3等其他产物；然后离心获得沉淀物后用去离子水洗至中性，在80-90℃下干燥12-24h得到ba1-xsrxtio3纳米线，记为bst；其中，x的取值范围为0-1；
5、3)ag2o/ag-bst材料合成：向硝酸银溶液中加入步骤2)制备的bst，超声分散10-20min，向上述混合溶液中滴加naoh溶液至ph＝14，将得到的沉淀用去离子水反复洗涤至中性，在80-90℃下干燥12-24h得到ag2o/ag-bst材料；
6、4)将石英纤维加入硅溶胶中，超声分散均匀后加入步骤3)制备的ag2o/ag-bst材料，然后超声分散10-20分钟后，在80-90℃下喷雾干燥得到压电光催化复合材料。
7、作为优化，步骤1)中氢氧化钠溶液浓度为6-8mol/l。
8、作为优化，步骤1)中ba(oh)2·8h2o和sr(oh)2·8h2o的摩尔比根据ba1-xsrxtio3中x的取值确定。
9、较佳地，步骤3)中naoh溶液浓度为0.2-0.5mol/l。
10、较佳地，步骤3)中混合溶液中agno3与bst的质量比为1:(1-5)。
11、较佳地，所述硅溶胶的固含量为0.1-5％。
12、作为优化，所述石英纤维的长度50-100um，直径为1-15um。
13、作为优化，所述石英纤维与ag2o/ag-bst材料的质量比为1:(10-20)。
14、本专利技术还提供一种压电光催化复合材料的应用，用于污水净化处理。
15、本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将制备的压电材料bst加入agno3溶液中进行超声分散的同时滴加naoh，超声震荡激发bst压电特性使得在bst纳米线表面均匀形成ag2o颗粒以及薄ag层，ag层的作用不但可以提高载流子的迁移速度而且用于污染水处理中氧气在ag原子表面解离吸附所生成的o原子具有较强氧化能力易于夺取光生电子，抑制了ag2o颗粒在光催化过程中的还原反应，使催化剂中ag和ag2o的相对含量稳定，光催化剂ag2o保持较高的、稳定的性能。
16、本专利技术将一定尺寸的石英纤维通过硅溶胶均匀吸附在ag2o/ag-bst纳米材料表面，石英纤维能够在压电光催化复合材料之间形成交错导光路径，使得光线能够从复合材料表层多路径反射、散射及折射至材料内部与ag2o光催化剂进行光催化反应，有效提高了光的利用率，增强了光催化效率。本专利技术通过提高电子迁移率以及光的利用率实现了压电光催化复合材料的综合催化效率，在污水处理中具有良好的应用前景。
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1.一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中氢氧化钠溶液浓度为6-8mol/L。
3.根据权利要求2所述的压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中Ba(OH)2·8H2O和Sr(OH)2·8H2O的摩尔比根据Ba1-xSrxTiO3中x的取值确定。
4.根据权利要求3所述的压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中NaOH溶液浓度为0.2-0.5mol/L。
5.根据权利要求4所述的压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中混合溶液中AgNO3与BST的质量比为1:(1-5)。
6.根据权利要求5所述的压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅溶胶的固含量为0.1-5％。
7.根据权利要求6所述的压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述石英纤维的长度50-100um，直径为1-15um。
8.根据权利要求7所述的压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述
9.一种权利要求1-8任一项所制备的压电光催化复合材料的应用，其特征在于，用于污水净化处理。
...【技术特征摘要】
1.一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中氢氧化钠溶液浓度为6-8mol/l。
3.根据权利要求2所述的压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中ba(oh)2·8h2o和sr(oh)2·8h2o的摩尔比根据ba1-xsrxtio3中x的取值确定。
4.根据权利要求3所述的压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中naoh溶液浓度为0.2-0.5mol/l。
5.根据权利要求4所述的压电光催化复合材料的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：范保艳，刘海波，刘晓燕，李思崎，蒲永庆，杨爽，史玉立，伊万年科·卡捷琳娜，王东星，吴敏，
申请(专利权)人：宁波中乌新材料产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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