一种用于可见光催化的碘氧铋-碳纤维复合纳米材料及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN104646038A(43)申请公布日2015.05.27(21)申请号201510118808.4C02F1/30(2006.01)(22)申请日2015.03.18(71)申请人重庆文理学院地址402160重庆市永川区红河大道319号(72)发明人卢秋菊陈源陈俊芳张敏陈冬玲潘远均徐斌刘碧桃刘代军涂铭旌(74)专利代理机构重庆弘旭专利代理有限责任公司50209代理人李靖(51)Int.Cl.B01J27/08(2006.01)B01J35/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种用于可见光催化的碘氧铋-碳纤维复合纳米材料及制备方法(57)摘要本发明碘氧铋-碳纤维复合纳米材料是将聚丙烯腈（PAN）、加入到N-N二甲基酰胺（DMF）中，磁力搅拌，得到透明稳定的溶液在静电纺丝发生装置进行电纺，得到的电纺前驱纳米纤维首先在马弗炉中进行预热再放入管式炉中于氮气气氛下烧结，将所得的碳纳米纤维和硝酸铋((BiNO3)3·5H2O)、碘化钾（KI）、乙二醇一起放入水热反应釜中进行水热反应，得到碘氧铋-碳纤维复合纳米材料。本方法所得碘氧铋-碳纤维复合纳米材料均匀、连续，并具有加大的强度、韧性，呈几厘米大小的块状，有效克服了纳米粉体回收困难的缺点，其在可见光（λ＞420nm）下对染料甲基橙的降解具有很好的催化效果，在污水处理方面具有广阔的应用前景。CN104646038ACN104646038A权利要求书1/1页1.一种用于光催化的碘氧铋-碳纤维复合纳米材料，其特征在于该材料微观结构为直径约200nm的线状结构，且表面均匀生长有碘氧铋片状结构，宏观结构为絮状。2.如权利要求1所述的碘氧铋-碳纤维复合纳米材料的制备方法，其特征在于具体合成步骤如下(1)首先，将过氧乙酰硝酸酯(PAN)加入到N-N二甲基酰胺（DMF）中，磁力搅拌6小时以上，得到透明稳定的溶胶；(2)将步骤（1）所述溶胶溶液在静电纺丝发生装置中于一定条件下进行电纺；(3)将步骤(2)得到的电纺前驱纳米纤维首先在马弗炉中以200℃空烧,再将其放入管式炉中于氮气气氛保护下烧结，自然冷却，即得到碳纳米纤维；(4)称取一定量硝酸铋((BiNO3)3.5H2O)、碘化钾（KI），溶于乙二醇中配成溶液，将步骤（3）得到的碳纳米纤维放入其中，再将上述溶液转移到水热反应釜中，将反应釜放入鼓风干燥箱中160℃保温一定时间，冷却、洗涤、干燥。3.如权利要求2所述的碘氧铋-碳纤维复合纳米材料的制备方法，其特征在于碳纤维的制备采用一种静电纺丝发生装置进行制备，该方法节能环保，条件易于控制，成本低廉，容易大规模工业化生产。4.如权利要求2所述的碘氧铋-碳纤维复合纳米材料的制备方法，其特征在于步骤（1）中溶液必须持续搅拌至透明稳定。5.如权利要求2所述的碘氧铋-碳纤维复合纳米材料的制备方法，其特征在于步骤（2）中电纺过程必须在一定条件下进行，其中包括：环境温度大于20℃，湿度小于85，纺丝电压8~25KV，针头直径0.6~1.2mm，针头与接收器距离15~25cm。6.如权利要求2所述的碘氧铋-碳纤维复合纳米材料的制备方法，其特征在于步骤（3）中在马弗炉中焙烧过程采用阶段程序升温，先以5℃/min的加热速率从室温加热至200℃并保持30min以上进行预热，然后放入管式炉中在氮气气氛保护下以1~10℃/min的加热速率升温至7000~1200℃焙烧1~5h，最后自然冷却到室温。7.如权利要求2所述的碘氧铋-碳纤维复合纳米材料的制备方法，其特征在于步骤（4）中硝酸铋与碘化钾的摩尔浓度应相等，在鼓风干燥箱中的反应时间大于等于6h。2CN104646038A说明书1/3页一种用于可见光催化的碘氧铋-碳纤维复合纳米材料及制备方法技术领域[0001]本发明属于无机纳米材料和环境污染治理技术领域，具体涉及一种可用于降解污染物（染料）的具有高效可见光催化活性的碘氧铋-碳纤维复合纳米材料及制备方法。背景技术[0002]随着人口的急剧膨胀和工业的快速发展，环境污染问题已经成为影响人类生产、生活的首要问题。各国政府都将环境污染治理列为现阶段以及未来几年的头等大事。特别是印染行业中甲基橙等大量水溶性偶氮染料的大量排放，使人类赖以生存的水质日益恶化。这些污染物质多难生物降解，一旦进入水体，由于其在水体中自然降解过程缓慢，其危害性延滞较长。光催化反应可以将污染物在光照条件下完全矿化为各种无机离子，因此在环境治理方面得到了广泛关注，关于光催化剂的研发，成为目前国内外的研究热点。[0003]纳米氧化钛由于具有尺寸小、比表面积大、表面原子配位不全等特点，从而导致其表面的活性位较多，形成了凸凹不平的原子台阶，在作为催化剂使用时可以增大与