纳米管复合光催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着工业的飞速发展和城市人口的快速增长，水污染问题日益严重，可用水资源越来越少。硝基苯酚是一种常见的水污染物，长期饮用含有硝基苯酚的水会导致一系列的健康问题，例如，变性血红素血症，贫血症，而且会对肝和脾造成危害甚至中毒。因此，现在越来越多方法被应用于去除水中的硝基苯酚，如生物降解、电化学氧化、吸附、在高压区碳极电吸附和多相光催化氧化。在这些方法中，多相光催化氧化技术是最有应用前景的废水处理方法之一。
[0003]T12纳米管是一种新的存在形式，T12纳米管与其他形态的纳米T12材料相比，具有更大的比表面积，并容易回收和再利用，但只能在紫外光区有响应。因此，有必要对T12纳米管进行改性，使其在可见光区具有较高的光催化能力。
[0004]具有特殊J1-共轭结构的导电聚合物在可见光下的吸收系数高、电子转移率高、导电性高、在可见光激发下具有较好的电子转移效率，是有效的电子给体，因此受到广泛关注。在导电聚合物中，聚吡咯和聚苯胺因具有较强的导电性，易合成，环境稳定性好等特点而被受青睐。纯的聚吡咯或是聚苯胺已被用作稳定的光敏剂去提高电子传导性，太阳能转移和二氧化钛的光催化活性。导电共聚物比纯的导电聚合物有更好的催化性能和传感特性，这一特点扩宽了导电聚合物的研究范围。综合上述，将二氧化钛与吡咯-苯胺共聚物进行复合，将进一步提高光催化效率，更好的用于废水处理。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂的制备方法，它具有制备方法简单、形貌可控、比表面积大、重复使用性能好等优点，拓展了吡咯_苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂的制备方法和应用。利用这种方法制备吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂产率高、在可见光区有响应、光催化效率高。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的，该制备方法包括如下步骤:以钛片为基底利用阳极氧化法制备T12纳米管阵列，然后利用电化学工作站，以含有苯胺、吡咯、硫酸和硫酸钠的混合溶液为电解液，以铂电极为对电极，T12纳米管为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极组成三电极工作体系，采用循环伏安法将吡咯-苯胺共聚物沉积在T12纳米管阵列上，循环伏安实验结束后，将工作电极用去离子水冲洗干净并吹干，即得到PPy-PANI/Ti02纳米管复合光催化剂。
[0007]所述钛片不仅作为钛源，还作为材料生长基底结构。
[0008]所述吡咯/苯胺摩尔比为1:5?6:1。
[0009]所述硫酸/硫酸钠摩尔比为0.5:1?1:1 所述循环伏安法的扫描速度为10?50 mV/s。
[0010]所述循环伏安法的扫描范围为-0.4?IV。
[0011]本发明制备吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂的的优点:
(I)本发明具有制备方法简单、能耗低、成本低、并解决了粉体纳米T12回收困难、光催化性能低、不具有可见光响应等技术瓶颈，重复利用价值高等优点。
[0012](2)本发明制备的吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂具有大的表面积和电子-空穴分离效率高，在可见光下具有较好的光催化性能，
(3)本发明制备的吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂具有着较高的稳定性和再生性能。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的实施例1所制备的二氧化钛纳米管和吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂的扫描电镜图。从图1a中可以看到高度密集、高度有序，垂直生长的二氧化钛纳米管阵列，其管径在90-100nm之间，厚度在20nm左右。图1b中可以看到，二氧化钛的管壁上不均匀的覆盖了一层薄薄的吡咯-苯胺共聚物复合物。
[0014]图2为本发明的实施例1所制备的纯T12纳米管和吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂在可见光下的光电流响应曲线。从图中可以看到纯T12纳米管和吡咯-苯胺共聚物/T i02复合物在光照射时和避光后的光电流响应，当在光照射时有明显的电流出现，避光后电流直接降到接近零。吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂和纯T12纳米管的光电流分别是156 μΑ和42 μΑ。这光电流充分说明了吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂的光生电子与空穴对的分离速率远远高于纯T12纳米管。
【具体实施方式】
[0015]为了便于理解，下面结合附图和实施例详细说明本发明。
[0016]实施例1
(I)T12的制备:各取8 mL 0.5 mol/L NaF溶液和8 mL 0.5 mol/L NaHSO4溶液置于烧杯中，并加入24 mL去离子水，得到无机电解液NaF(0.1 mol/L)和NaHSOK0.1 mol/L)，在15 V电压下氧化2 h，2 h后取出用去离子水清洗并吹干。阳极氧化后，将样品置于773 K(约为500 °C)的马弗炉中有氧煅烧2 h，其中升温和降温速率都为2 °C/min，得到T12纳米管。
[0017](2)吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂的制备:利用电化学工作站，以50mV/s的速率从-0.4 V扫描到I V，将吡咯-苯胺共聚物薄膜沉积在T12纳米管上。沉积液为0.05 mol/L苯胺，0.15 mol/L吡咯，0.5 mol/L硫酸和0.5 mol/L硫酸钠。其中三电极体系的饱和甘汞电池电极作为参比电极，碳电极作为对电极，T12纳米管作为工作电极。循环实验3次后，将工作电极用去离子水冲洗干净并吹干，即得吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂。
[0018](3)取100 mL 10 mg/L的对硝基苯酚溶液，加入制备好的吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂，在可见光下降解2 h，计算得到其降解率为95%以上。
[0019]实施例2
(I)T12的制备:各取8 mL 0.5mol/L NaF溶液和8 mL 0.5 mol/L NaHSO4溶液置于烧杯中，并加入24 mL去离子水，得到无机电解液NaF(0.lmol/L)和NaHS04(0.1 mol/L)，在15V电压下氧化2 h，2 h后取出用去离子水清洗，并用洗耳球吹干。阳极氧化后，将样品置于773 K(约为500 °C)的马弗炉中有氧煅烧2 h，其中升温和降温速率都为2 °C/min，得到二氧化钛纳米管。
[0020](2)吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂的制备:利用电化学工作站，以50mV/s的速率从-0.4 V扫描到I V，将吡咯-苯胺共聚物薄膜沉积在二氧化钛纳米管上。沉积液为0.05 mol/L苯胺，0.3 mol/L吡咯，0.5 mol/L硫酸和0.5 mol/L硫酸钠。其中三电极体系的饱和甘汞电池电极作为参比电极，碳电极作为对电极，二氧化钛纳米管作为工作电极。循环实验7次后，将工作电极用去离子水冲洗干净并吹干，即得吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂。
[0021](3)取100 mL 10 mg/L的对硝基苯酚溶液，加入制备好的吡咯-苯胺共聚物/T12纳米管复合光催化剂，在可见光下降解2 h，计算得到其降解率为95%以上。
[0022]实施例3
(I)T12的制备:各取8 mL 0.5 mol/L NaF溶液和8 mL 0.5 mol/L NaHSO4溶液置于烧杯中，并加入24 mL去离子水，得到无机电解液NaF(0.lmol/L)和NaHS04(0.1 mol/L)，在15 V电压下氧化2 h，2 h后取出用去离子水清洗，并用洗耳球吹干。阳极氧化后，将