專利名稱：一種納米復(fù)合光催化劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)廢水處理的納米復(fù)合材料光催化劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
自從發(fā)現(xiàn)TiA光催化特性以來(lái)，以TiA為代表的光催化環(huán)保材料得到廣泛的研 究。納米TiA光催化劑作為一種價(jià)廉、無(wú)毒、節(jié)能、高效的光催化降解空氣和水中有機(jī)污染 物的材料，受到人們廣泛重視，成為當(dāng)前國(guó)際熱門研究領(lǐng)域。盡管納米TiO2具有優(yōu)良的光 催化性能，但由于其較窄的帶隙而只能紫外光，對(duì)太陽(yáng)能的利用率很低，這就極大地限制其 在環(huán)境凈化實(shí)際中的應(yīng)用。因此，目前，迫切需要開發(fā)出一種新的光催化環(huán)保材料，使其光 譜吸收范圍拓展到可見光區(qū)，以利于其在環(huán)境凈化實(shí)際中的應(yīng)用是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所面 臨和需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種納米復(fù)合光催化劑，其光譜吸收范圍拓展到可見光 區(qū)，可有效提高對(duì)太陽(yáng)能的利用率，本發(fā)明催化劑具有較強(qiáng)的光催化降解有機(jī)污染物的能 力。本發(fā)明催化劑還具有其制備工藝簡(jiǎn)單、操作方便、可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的特 點(diǎn)。在有毒有害污染物的降解、無(wú)毒化處理，污水純化等領(lǐng)域有著潛在的廣闊應(yīng)用前景。本發(fā)明所述的納米復(fù)合光催化劑是在TW2納米管陣列的表面，和/或納米管陣列 的管內(nèi)部修飾有CuhS而形成的CuhS2-TiA納米復(fù)合材料。本發(fā)明的光催化劑是由TiA為納米管陣列，通過化學(xué)沉積或電化學(xué)沉積或物理氣 相沉積方法將01 沉積到TiA納米管陣列的表面，和/或納米管陣列的管內(nèi)部而得的 CuInS2-TiO2納米復(fù)合材料。所述的TiA納米管陣列中的TiA為銳鈦礦型Ti02。所述的光催化劑中的01 為六方晶體，該晶型比無(wú)定形01 具有更好的光吸 收效率和電荷傳輸性能。本發(fā)明還提供了 CuhS2-TiA納米復(fù)合材料作為光催化劑用于有機(jī)廢水處理的應(yīng)用。本發(fā)明的光催化劑可直接用于有機(jī)廢水如芳香烴有機(jī)污染物的光催化或光電催 化處理，修飾了 01 的TiA復(fù)合材料相比于未修飾的材料，其光催化降解速率提高了 2 倍之多。本發(fā)明材料優(yōu)勢(shì)在于對(duì)可見光的吸收強(qiáng)度跟吸收范圍跟強(qiáng)度大大增強(qiáng)，吸收光譜 拓展到可見光區(qū)(390-750nm)，而未修飾的Ti02納米管其吸收范圍只能在390-600nm這一 較窄范圍內(nèi)進(jìn)行吸收催化，并且吸收強(qiáng)度也很低。因而，本發(fā)明的材料能提高光電轉(zhuǎn)換效 率。本發(fā)明的光催化劑制備成本低，對(duì)環(huán)境友好，處理芳香類有機(jī)廢水(如除草劑2，4_ 二 氯苯氧乙酸，染料對(duì)硝基酚)能力強(qiáng)。本發(fā)明光催化劑在有機(jī)污水處理方面具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。


圖1 (a)為未修飾的T^2納米管；㈦為Cdr^2修飾的T^2納米管陣列的掃描電 子顯微鏡圖；(c)為CMnS2-TiO2納米管陣列的能譜圖，(d)為CMr^2-TiO2納米管陣列的XRD 圖(B代表沉積的01 為六方晶系)；(e)為CdnS2-TiO2納米管陣列的紫外可見吸收譜 圖。(300，600代表沉積的循環(huán)數(shù))。圖2為模擬太陽(yáng)光下，本發(fā)明的光催化劑與T^2納米管陣列等其它條件下對(duì)難降 解有機(jī)污染物2，4_ 二氯苯氧乙酸降解情況對(duì)比曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。實(shí)施例1CuInS2復(fù)合TW2納米管陣列制備(1)將純鈦基底材料表面打磨，清洗干凈備用；(2)配制無(wú)機(jī)電解液電解液由0. IM NaF和0. 5M NaHSO4的水溶液組成；(3)在15V直流電壓下，以打磨好的鈦為陽(yáng)極(IcmXkm)，鉬片為陰極 (IcmXkm)，在電解液中電解制備氧化鈦納米管；(4)在500°C有氧條件下將以上制備的氧化鈦納米管陣列煅燒池，使其晶化成 TiO2納米管陣列；(5) CuInS2修飾的二氧化鈦納米管陣列的制備將以上TW2納米管陣列置20ml含 CuCl2 (2mmol)，InCl3 (2mmol)和Naj2O3 (20mmol)溶液中，在標(biāo)準(zhǔn)三電極體系中，在TW2納米 管陣列上脈沖(相對(duì)飽和甘汞電極，通電電壓為-2. 5V，脈沖時(shí)間通斷比為0.5秒1秒) 電沉積得到CuhS2-TiA復(fù)合納米管陣列。CuhS2-TiA納米管陣列光催化降解2，4- 二氯
苯氧乙酸。我們采用TW2納米管陣列以及修飾了 Cdr^2的TW2納米管陣列分別對(duì)10mg/L的 2，4- 二氯苯氧乙酸廢水進(jìn)行降解。實(shí)施例2 (1)將有效電極面積為3cmX 2cm的CuhS2-TiA復(fù)合納米管陣列電極浸入60mL濃 度為10mg/L的2，4-D廢水中；(2)用光源為500W的Xe燈(lOOmW/cm2)，模擬太陽(yáng)光對(duì)其進(jìn)行光催化降解；(3)定時(shí)取樣后應(yīng)用紫外-可見分光光度計(jì)監(jiān)測(cè)溶液中2，4_二氯苯氧乙酸濃度的 變化；(4)對(duì)照實(shí)驗(yàn)在未修飾的TW2納米管陣列上進(jìn)行，步驟同上。圖2中的曲線1顯示2，4- 二氯苯氧乙酸在0. 5V電壓下電催化降解的情況，其降 解效率為9. 8%。曲線2為2，4_ 二氯苯氧乙酸在無(wú)催化劑存在時(shí)直接光解的速率圖，光照 ieOmin后的降解效率為11.5% (曲線2)。2，4-二氯苯氧乙酸在TiO2納米管陣列催化下 的降解效率為49. 5% (曲線3)；同樣的時(shí)間，在Cdr^2-TiO2納米管陣列上的光催化降解效 率為87.5% (曲線4)，是未修飾的TiO2納米管效率的1.77倍，當(dāng)加0. 5V偏壓時(shí)，160min后，10mg/L的2，4_ 二氯苯氧乙酸可以完全降解(曲線5)，這說明01 的修飾顯著提高 了 T^2納米管陣列的光電轉(zhuǎn)換效率，施加偏壓又能大大增加光催化效率。
從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，模擬太陽(yáng)光下，以CuhS2-TiA納米管陣列為光催化劑實(shí)現(xiàn) 了對(duì)難降解有機(jī)污染物2，4_ 二氯苯氧乙酸的快速高效光催化降解，說明采用本發(fā)明制備 的CuhS2-TiA納米管陣列是處理有機(jī)廢水的優(yōu)良功能納米材料。
權(quán)利要求
1.一種納米復(fù)合光催化劑，是在TiA納米管陣列的表面，修飾有CdI^2而形成的 CuInS2-TiO2納米復(fù)合材料；或是在TW2納米管陣列的表面和納米管陣列的管內(nèi)部修飾有 CuInS2而形成的CuhS2-TiA納米復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的一種納米復(fù)合光催化劑，所述的TW2納米管陣列中的TiA為 銳鈦礦型TiO2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米復(fù)合光催化劑，所述的光催化劑中的01 為六方晶體。
4.權(quán)利要求1所述的CuhS2-TiA納米復(fù)合材料作為光催化劑用于有機(jī)廢水處理的應(yīng)用。
全文摘要
一種納米復(fù)合光催化劑及其應(yīng)用。本發(fā)明設(shè)計(jì)一種新型新穎、高效環(huán)境功能納米材料，本發(fā)明將CuInS2-TiO2納米復(fù)合材料用作光催化劑。本發(fā)明光催化劑在有機(jī)廢水處理方面具有優(yōu)異的性能。
文檔編號(hào)C02F101/30GK102091643SQ20101061098
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉承斌, 劉榮華, 張甘, 楊麗霞, 滕雅蓉, 羅勝聯(lián) 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)