一种可回收的介孔碳@TiO2/碳纤维光催化材料及其制备方法与流程

本发明涉及光催化材料合成领域，具体涉及一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料及其制备方法。

背景技术：

tio2基半导体光催化材料在太阳能光催化领域表现出优良的光催化性能，受到了普遍的关注，广泛应用于光催化制氢、co2还原和污染物降解领域。

但是，粉末tio2光催化剂在实际使用过程中难以分离回收，同时，粉末tio2光催化剂也给光催化反应器的设计带来较大的困难，这些问题的存在极大地限制了tio2基半导体光催化材料的工业化应用。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将乙二醇溶于丙酮，得溶液a；

（2）将介孔碳球加入溶液a中，超声分散均匀得悬浮液b；

（3）向悬浮液b中加入钛酸四丁酯，超声分散均匀后得悬浮液c；

（4）悬浮液c转移至高压反应釜，并将碳纤维浸入悬浮液c，反应物在磁力搅拌下发生溶剂热反应生成溶剂热产物d；

（5）将溶剂热产物d经超声洗涤和烘干得介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料。

上述一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料的制备方法，在步骤（1）中：丙酮和乙二醇质量比为2:1~3:1。

上述一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料的制备方法，在步骤（2）中：介孔碳球粒径为200~400nm。

上述一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤（3）中：钛酸四丁酯和介孔碳球质量比为5:1~20:1。

上述一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料的制备方法，在步骤（4）中：溶剂热反应温度为150~180℃，反应时间为12~18h，碳纤维填充度为20~40%。

上述一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料的制备方法，在步骤（5）中：通过超声洗涤去除杂质，烘干后得介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料。

本发明的技术方案获得了如下有益的技术效果：

本发明通过溶剂热反应制备一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料，方法简单易行。

介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料解决了粉末光催化剂在实际使用过程中分离和回收的难题，为光催化的工业化应用开辟了新的途径。

附图说明

图1碳纤维sem照片。

图2介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料sem照片。

图3介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料宏观照片。

具体实施方式

为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例详细说明。

实施例1

一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将乙二醇和丙酮按2:1质量比混合均匀得溶液a；

2）将介孔碳球加入到溶液a中，超声分散均匀得悬浮液b；

3）向悬浮液b中加入钛酸四丁酯，钛酸四丁酯和介孔碳球质量比为5:1，超声分散均匀后得悬浮液c；

4）悬浮液c转移至磁力搅拌高压反应釜，并将碳纤维浸入悬浮液c，碳纤维填充度为20%。上述反应物于150℃反应18h，得溶剂热产物d。

5）将产物d超声洗涤5s，于80℃烘干24h后得介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料。

实施例2

一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将乙二醇和丙酮按2:1质量比混合均匀得溶液a；

2）将介孔碳球加入到溶液a中，超声分散均匀得悬浮液b；

3）向悬浮液b中加入钛酸四丁酯，钛酸四丁酯和介孔碳球质量比为10:1，超声分散均匀后得悬浮液c；

4）悬浮液c转移至磁力搅拌高压反应釜，并将碳纤维浸入悬浮液c，碳纤维填充度为30%。上述反应物于160℃反应16h，得溶剂热产物d。

5）将产物d超声洗涤8s，于90℃烘干18h后得介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料。

实施例3

一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将乙二醇和丙酮按3:1质量比混合均匀得溶液a；

2）将介孔碳球加入到溶液a中，超声分散均匀得悬浮液b；

3）向悬浮液b中加入钛酸四丁酯，钛酸四丁酯和介孔碳球质量比为5:1，超声分散均匀后得悬浮液c；

4）悬浮液c转移至磁力搅拌高压反应釜，并将碳纤维浸入悬浮液c，碳纤维填充度为20%。上述反应物于180℃反应12h，得溶剂热产物d。

5）将产物d超声洗涤10s，于110℃烘干12h后得介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料。

实施例4

一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将乙二醇和丙酮按2:1质量比混合均匀得溶液a；

2）将介孔碳球加入到溶液a中，超声分散均匀得悬浮液b；

3）向悬浮液b中加入钛酸四丁酯，钛酸四丁酯和介孔碳球质量比为20:1，超声分散均匀后得悬浮液c；

4）悬浮液c转移至磁力搅拌高压反应釜，并将碳纤维浸入悬浮液c，碳纤维填充度为40%。上述反应物于160℃反应15h，得溶剂热产物d。

5）将产物d超声洗涤8s，于100℃烘干20h后得介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料。

实施例5

一种可回收的介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将乙二醇和丙酮按3:1质量比混合均匀得溶液a；

2）将介孔碳球加入到溶液a中，超声分散均匀得悬浮液b；

3）向悬浮液b中加入钛酸四丁酯，钛酸四丁酯和介孔碳球质量比为5:1，超声分散均匀后得悬浮液c；

4）悬浮液c转移至磁力搅拌高压反应釜，并将碳纤维浸入悬浮液c，碳纤维填充度为25%。上述反应物于170℃反应16h，得溶剂热产物d。

5）将产物d超声洗涤7s，于110℃烘干15h后得介孔碳@tio2/碳纤维光催化材料。

上述实施例仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种可回收的介孔碳@TiO2/碳纤维光催化材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将乙二醇溶于丙酮，得溶液A；（2）将介孔碳球加入溶液A中，超声分散均匀得悬浮液B；（3）向悬浮液B中加入钛酸四丁酯，超声分散均匀后得悬浮液C；（4）悬浮液C转移至高压反应釜，并将碳纤维浸入悬浮液C，反应物在磁力搅拌下发生溶剂热反应生成溶剂热产物D；（5）将溶剂热产物D经超声洗涤和烘干得介孔碳@TiO2/碳纤维光催化材料。本发明通过溶剂热反应制备一种可回收的介孔碳@TiO2/碳纤维光催化材料，方法简单易行，解决了粉末光催化剂在实际使用过程中分离和回收的难题，为光催化的工业化应用开辟了新的途径。

技术研发人员：杨艳玲;陈华军;和茹梅;孙瑜;毕雅欣;邹鑫鑫;侯小江;叶晓慧;张荔;朱建锋;冯雷;陈志刚;锁国权
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2019.05.08
技术公布日：2019.08.30