一种TiO2/α-Fe2O3/PSAC异质结杀菌复合材料的制备方法与流程

本发明属于水处理杀菌材料制备领域，尤其涉及一种tio2/α-fe2o3/psac异质结杀菌复合材料的制备方法。

背景技术：

1、人们对食物的要求越来越高，水产品因为其美味可口并含有丰富的蛋白质受到了人们的青睐，故对水产品的需求量也越来越多。渔业正向着集约化、工厂化的方向发展，养殖密度的提高使污染问题日益明显。面对养殖密度增加后凸显的污染问题，妥善处理废水对于延长养殖用水的使用时间，减少废水对环境的污染尤为重要。那么如何处理这些废水成为一个重要问题。

2、目前处理废水普遍采用的方法是化学法，最常用的是向水中加入抑菌剂，以控制养殖水中的细菌数目。根据抑菌原理可将抑菌剂分为有机抑菌剂、无机抑菌剂和光催化抑菌剂。有机无机类容易在水中残留毒性物质，光催化类是一种将光能转换为化学能的绿色安全的技术，由于具有避免过度使用化学试剂和通过利用太阳能减少能源消耗的潜在能力而被广泛研究，在解决环境污染和能源危机这两大全球性问题上具有广阔的前景。但是，由于现在光催化剂大多是粉末状形式，处理废水后存在难以回收的问题。

3、二氧化钛的特点就是无毒、无害、化学稳定性高，可以净化空气、处理污水等，是一个不可多得的光催化剂。二氧化钛经过紫外线照射后，表面会产生超氧离子自由基(·o2-)和羟基自由基(·oh)，这些具有强氧化性的基团可以穿过细菌的细胞膜，然后进入细菌内部进行破坏分解，从而达到抑制细菌生长使其死亡的目的。这些细菌在死亡后可以被二氧化钛分解为二氧化碳、水还有对环境无害的无机物。

4、α-fe2o3是一种新型半导体，具有2.0-2.2ev以上的宽带隙。将其与tio2复合制备异质结材料是提高二氧化钛光催化性能的有效途径之一。

5、其次，活性炭具有比表面积大、吸附能力强等优点被广泛用于水处理吸附剂，其中煤沥青基球形活性炭(psac)凭借其球形结构而具有较高的装填密度和流动性，是水处理吸附剂中的佼佼者，将其和tio2/α-fe2o3异质结材料复合，制备吸附性能优异以及杀菌性能优异的tio2/α-fe2o3/psac杀菌材料。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种tio2/α-fe2o3/psac异质结杀菌复合材料的制备方法，操作步骤简单，制备的复合活性炭球可以进入废水中的细菌内部，通过·o2-和·oh等自由基破坏细菌的细胞膜和细胞壁，从而达到杀死细菌的目的。并且tio2/α-fe2o3/psac光催化剂在太阳能激发下除菌，是一种环保、安全和有效的处理方式。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种tio2/α-fe2o3/psac异质结杀菌复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、1)取0.1～0.3g阳离子表面活性剂、1.5～3g钛酸四丁酯、1～2g铁的化合物，依次加入到30～80ml乙醇中进行搅拌，之后放入高压反应釜中，在140～200℃保持6～12h；自然冷却后进行离心处理，分别用去离子水和无水乙醇洗涤3～5次，在100～150℃干燥箱进行干燥，得到tio2/α-fe2o3异质结复合材料；

5、2)称取0.1～0.3g的煤沥青基球形活性炭psac置于10～30ml去离子水中，加入20～80mg的tio2/α-fe2o3异质结复合材料，加热至20～40℃并搅拌10～30min后继续加入0.01～0.03g的pam，放入管式炉中，在氮气气氛下升温到400～600℃，并恒温1～3h，冷却至室温后得到tio2/α-fe2o3/psac复合材料。

6、所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种以上。

7、所述的铁的化合物为硝酸铁、硝酸铁水合物、氯化铁水合物中的一种以上。

8、步骤2)中在氮气气氛下升温的升温速率为5～10℃/min。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

10、tio2/α-fe2o3/psac异质结杀菌复合材料的制备方法利用简单的水热法制备了ⅰ型异质结tio2/α-fe2o3材料，之后通过浸渍法将其负载到煤沥青基球形活性炭psac上，得到的tio2/α-fe2o3/psac复合材料，与纯tio2和纯fe2o3相比，tio2/fe2o3/psac复合材料的光响应范围更宽，这是由于tio2和α-fe2o3形成了ⅰ型异质结，半导体tio2的导带高于半导体α-fe2o3，而其价带低于半导体α-fe2o3。

技术特征：

1.一种tio2/α-fe2o3/psac异质结杀菌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所述的一种tio2/α-fe2o3/psac异质结杀菌复合材料的制备方法，其特征在于，所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种以上。

3.根据权利要求1所述的一种tio2/α-fe2o3/psac异质结杀菌复合材料的制备方法，其特征在于，所述的铁的化合物为硝酸铁、硝酸铁水合物、氯化铁水合物中的一种以上。

4.根据权利要求1所述的一种tio2/α-fe2o3/psac异质结杀菌复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中在氮气气氛下升温的升温速率为5～10℃/min。

技术总结
本发明涉及一种TiO<subgt;2</subgt;/α‑Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;/PSAC异质结杀菌复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)阳离子表面活性剂、钛酸四丁酯、铁的化合物，依次加入到乙醇中搅拌，再放入高压反应釜中，在140～200℃保持6～12h；自然冷却后进行离心处理，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥，得到TiO<subgt;2</subgt;/α‑Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;异质结复合材料；2)取PSAC置于去离子水中，加入TiO<subgt;2</subgt;/α‑Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;异质结复合材料，加热搅拌，继续加入PAM，放入管式炉中，在氮气气氛下400～600℃，保持1～3h，冷却至室温后得到TiO<subgt;2</subgt;/α‑Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;/PSAC复合材料。优点是：能在太阳光激发下具有较高的杀菌效率。

技术研发人员：周卫民,田茹,张天琦,王福宽,李建科,王坤,徐桂英,李莉香,安百钢
受保护的技术使用者：辽宁绿践行环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15