一种以天然橡胶为原料的共轭多烯/纳米二氧化钛可见光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种以天然橡胶为原料的共轭多烯/纳米二氧化钛可见光催化剂的制备方法，属环境净化光催化剂新材料技术领域。它采用天然橡胶和纳米二氧化钛为原料，通过溶液浸渍复合法制备出天然橡胶/纳米二氧化钛复合微粒，然后利用新制溴水使纳米二氧化钛表面的天然橡胶分子发生溴加成反应，之后将其进行热处理脱除溴化氢，再经碘掺杂后得到共轭多烯/纳米二氧化钛可见光催化剂。本发明专利技术的优点是采用常规聚合物天然橡胶为原料，成本低，且聚合过程及聚合物分子量容易控制；所制备的共轭多烯/纳米二氧化钛可见光催化剂具有良好的可见光催化活性，在普通日光灯照射下催化降解污染物效果显著，为天然橡胶回收再利用来制备环境净化材料提供了一条途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境净化光催化剂新材料
，涉及一种以天然橡胶为原料的共轭多烯/二氧化钛纳米复合材料构成的可见光催化剂的制备方法。
技术介绍
伴随着工业化进程而来的水体及大气污染严重威胁着人类社会的生存和发展，目前处理水和空气中有毒污染物的常用方法主要有物理吸附法、化学法、微生物法等,但是这些方法存在着效率低、能耗高、工艺繁琐、净化不彻底等局限，因此采用新技术处理环境污染具有重要的现实意义。 纳米TiO2是一种典型的η型半导体材料，能够在光照作用下产生高活性自由基，可将许多难降解的有机物氧化降解成二氧化碳和水，达到消除环境污染的目的。与其他环境处理技术相比，纳米TiO2光催化氧化法降解有机污染物具有能耗低、操作简便、反应条件温和、二次污染少等优点，在污水处理、空气净化、保洁除菌等方面具有良好的应用前景。但是纳米TiO2较宽的禁带致使其只有吸收紫外光才能产生光催化活性，大大限制了其在太阳光下的广泛应用；另外TiO2光催化剂产生的光生电子/空穴复合几率较高，也影响其光催化降解能力。为了提高TiO2的可见光催化活性所采取的方法主要有贵金属沉积、过渡金属掺杂、非金属掺杂、有机染料敏化等。这些方法都能较显著地提高纳米二氧化钛的可见光催化活性，但也存在诸如成本高、光催化性能不稳定等缺点，导致其光催化降解效率仍不够理相近几年来的研究发现，具有共轭结构的聚合物改性纳米TiO2可以明显提高其可见光催化活性。这是因为聚合物分子具有大的共轭H键结构，增加了 TiO2对可见光的吸收；同时共轭聚合物分子内H电子运动的波函数不是球形对称的，在分子链方向上有较大的电子云密度，价电子倾向于沿着分子链移动，使聚合物具有一定的导电性，从而可以降低光生电子-空穴的复合率，提高光催化量子效率，提高复合粒子在可见光下的光催化活性。常采用的聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物。这些聚合物的缺点是不溶于水及一般溶剂，一般是通过原位聚合的方法与纳米TiO2复合，其分子量及复合的均匀程度不可控，而且成本较高，不适于大量生产使用。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯，是一种分子内含有部分双键的天然聚合物，被广泛应用于橡胶、衣料、粘合剂等领域。分子中包含的双键极易和溴发生加成反应，加成后的产物在高温条件下又能进行溴化氢的脱除反应，得到共轭多烯结构的聚合物。有关以天然橡胶为原料的共轭多烯与纳米二氧化钛复合制备可见光催化剂材料，目前尚未见有关文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用常规聚合物天然橡胶经过处理得到共轭多烯修饰纳米二氧化钛构成可见光催化剂的制备方法。该方法制备的共轭多烯/二氧化钛纳米复合材料在普通日光灯照射下就可表现出良好的光催化性能，本专利技术也为天然橡胶回收再利用来制备环境净化材料提供一条途径。本专利技术的思路为，采用纳米二氧化钛和天然橡胶为原料，通过溶液浸溃复合法制备出天然橡胶/纳米二氧化钛复合微粒，然后利用溴加成反应及脱溴化氢反应，得到共轭多烯/纳米二氧化钛可见光催化剂。本专利技术是通过下述技术方案予以实现的，它包括以下步骤a.在甲苯中加入天然橡胶，密闭搅拌，配制成含天然橡胶质量浓度为lg/L 4g/L的甲苯溶液；b.向所述步骤a中所得含天然橡胶的甲苯溶液中加入纳米TiO2，所述天然橡胶与TiO2的质量比为1:8 20，超声分散30 40min，然后在搅拌下吸附3 5h后，经过滤、分离、干燥得到天然橡胶/纳米TiO2复合微粒；c.将所述步骤b中所得天然橡胶/纳米TiO2复合微粒加入到新制饱和溴水溶液中，控制天然橡胶/纳米TiO2复合微粒与溴水溶液质量比为1:20 30，置于暗处浸泡8 12h，之后将产物过滤分离，用500 IOOOmL蒸馏水洗涤，再用50 IOOmL无水乙醇浸泡、洗涤3次，干燥至恒重，得溴代聚合物/纳米二氧化钛复合微粒；d.将所述步骤c中所得溴代聚合物/纳米二氧化钛复合微粒在80°C 120°C下热处理3 5h，使溴代聚合物脱除溴化氢生成共轭多烯，得到共轭多烯/纳米二氧化钛复合微粒;e.将所述步骤d中所得共轭多烯/纳米二氧化钛复合微粒放入以碘浓度计为O. 05 O. 09mol/L的乙醇溶液中，在60 78°C下搅拌浸泡I 2h，所得产武警过滤分离，乙醇洗涤、干燥后得到共轭多烯/纳米Ti02可见光催化剂。优选的，步骤b中所述天然橡胶与Ti02的质量比为1:8 20，最佳为1:10。优选的，步骤c中所述溴水溶液的质量浓度为2. 8% 3. 1%。优选的，所述的中，步骤c中所述天然橡胶/纳米TiO2复合微粒与溴水溶液质量比为1:25。所述步骤d中溴代聚合物/纳米二氧化钛复合微粒在100°C下热处理4h。所述的，它包括以下具体步骤a.称取O. 33g天然橡胶置于锥形瓶中，加入IOOmL甲苯，密闭，搅拌至天然橡胶完全溶解，配制成含天然橡胶的甲苯溶液；b.按照天然橡胶与纳米TiO2质量比为1:10的比例，称取2. Og纳米TiO2粒子加入60mL步骤a所述的含天然橡胶的甲苯溶液中，用超声波清洗机超声分散30min，再搅拌浸泡4h后抽滤，滤饼在100°C下烘干4h，得到天然橡胶/纳米TiO2复合微粒；c.将步骤b所得的天然橡胶/纳米TiO2复合微粒加入到新制的质量浓度为3. 0%的溴水溶液中，控制天然橡胶/纳米TiO2复合微粒与溴水溶液的质量比为1:25，密闭水封，置于暗处浸泡12h，之后将产物过滤分离，并用IOOOmL蒸馏水洗涤，然后再用IOOmL乙醇浸泡、洗涤3次，干燥后得溴聚合物/纳米TiO2复合微粒；d.将步骤c所得溴代聚合物/纳米TiO2复合微粒在100°C的烘箱中热处理4h以脱除溴化氢，得到共轭多烯/纳米TiO2复合微粒；e.将步骤d所得共轭多烯/纳米TiO2复合微粒放入以碘浓度计为O. 06mol/L的乙醇溶液中，在78. (TC下搅拌浸泡60min，产物经过滤分离，乙醇洗涤、干燥后得到共轭多烯/纳米TiO2可见光催化剂。本专利技术与现有技术相比具有的优点是(I)采用常规聚合物天然橡胶为原料，成本低，且聚合过程及聚合物分子量容易控制； (2)所制备的共轭多烯/纳米二氧化钛可见光催化剂在可见光区的吸收强度明显高于纳米TiO2，在普通日光灯照射下催化降解污染物甲基橙的效果显著。(3)为天然橡胶回收再利用来制备环境净化材料提供一条途径。附图说明图I为本专利技术共轭多烯/纳米Ti02可见光催化剂与商品纳米Ti02(P_25)的紫外-可见漫反射吸收光谱对比图。图2为本专利技术共轭多烯/纳米TiO2可见光催化剂与商品纳米TiO2 (P-25)光催化降解甲基橙对比图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。实施例I称取O. 33g天然橡胶置于锥形瓶中，加入IOOmL甲苯，密闭，搅拌至天然橡胶完全溶解。然后称取3. 3g纳米TiO2粒子加入该天然橡胶的甲苯溶液中，用超声波清洗机超声分散30min，再搅拌浸泡4h后抽滤，滤饼在100°C下烘干4h，得到天然橡胶/纳米TiO2复合微粒。将干燥后的上述天然橡胶/纳米TiO2复合微粒加入到新制的质量浓度为3. 0%的溴水溶液中，天然橡胶/纳米TiO2复合微粒与溴水溶液的质量比为1:25，密闭水封，置于暗处浸泡12h，之后将产物过滤分离，所得复合微粒用足量蒸馏水洗涤，然后再用乙醇浸泡、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以天然橡胶为原料的共轭多烯/纳米二氧化钛可见光催化剂的制备方法，其特征是它包括以下步骤：a.在甲苯中加入天然橡胶，密闭搅拌，配制成含天然橡胶质量浓度为1g/L～4g/L的甲苯溶液；b.向所述步骤a中所得含天然橡胶的甲苯溶液中加入纳米TiO2，所述天然橡胶与TiO2的质量比为1:8～20，超声分散30～40min，然后在搅拌下吸附3～5h后，经过滤、分离、干燥得到天然橡胶/纳米TiO2复合微粒；c.将所述步骤b中所得天然橡胶/纳米TiO2复合微粒加入到新制饱和溴水溶液中，控制天然橡胶/纳米TiO2复合微粒与溴水溶液质量比为1:20～30，置于暗处浸泡8～12h，之后将产物过滤分离，用500～1000mL蒸馏水洗涤，再用50～100mL无水乙醇浸泡、洗涤3次，干燥至恒重，得溴代聚合物/纳米二氧化钛复合微粒；d.将所述步骤c中所得溴代聚合物/纳米二氧化钛复合微粒在80℃～120℃下热处理3～5h，使溴代聚合物脱除溴化氢生成共轭多烯，得到共轭多烯/纳米二氧化钛复合微粒；e.将所述步骤d中所得共轭多烯/纳米二氧化钛复合微粒放入以碘浓度计为0.05～0.09mol/L的乙醇溶液中，在60～78℃下搅拌浸泡1～2h，所得产物经过滤分离，乙醇洗涤、干燥后得到共轭多烯/纳米TiO2可见光催化剂。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗青枝，王德松，鲍雷雷，李雪艳，安静，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：