[发明专利]一种碳点掺杂二氧化钛复合微管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳点掺杂二氧化钛复合微管及其制备方法，其步骤为：（1）将纺丝材料溶解于溶剂，再加入可溶性金属盐，进行静电纺丝处理；（2）在水浴条件下，所述纺丝样品浸泡在浓硫酸中，之后水洗、醇洗、烘干；（3）将纺丝样品浸泡在钛酸酯与乙醇的混合溶液中，再在乙醇与蒸馏水的混合溶液浸泡；（4）将所得样品在氮气保护下升温至450~800℃，煅烧2~2.5小时，待温度降至室温即得到复合材料。本发明通过利用溶胶凝胶模板法将静电纺丝法制得的纤维模板经浸泡钛酸酯后灼烧得到二氧化钛/碳微管材料，得到的二氧化钛/碳微管复合材料不但比表面积大、光电性能好，而且化学活性高，有利于催化降解水体中的有毒污染物。

技术领域

本发明属于净化材料的制备技术领域，具体涉及一种碳点掺杂二氧化钛复合微管及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的快速进步和人类社会的迅猛发展，人们的生活质量在不断地提高，与此同时，环境遭到破坏和污染的问题也日益加剧。地球上的生态平衡系统正受到越来越严重的影响，人类社会的可持续发展也变得越来越迫切，治理环境污染已成为全世界普遍关注并急需解决的一大问题。在研究、开发具有生态环境保护功能的材料中，纳米半导体光催化材料的发展成为人类治理和保护环境的一条行之有效的办法。与其他一些治理环境污染的方法比如化学氧化法、高温焚烧法、物理吸附法等相比，纳米半导体光催化材料的化学性质稳定、无毒、廉价。除此以外，纳米半导体光催化材料还具有效率高、耗能低、适用范围广等很多优势。

在过去的几十年里，二氧化钛纳米材料因其独特的特性效应和优异性能而引起了人们极大的兴趣。因为材料与外界物质的相互反应主要发生在表面上或界面处，所以这种纳米尺寸所带来的高比表面积是非常有利于以二氧化钛为基材的器件。材料的性能很大程度上取决于二氧化钛纳米材料所具有的表面积结构，不同结构会使材料具有不同的属性。研究人员付出巨大的努力一直致力于各种纳米二氧化钛的制备，包括纳米颗粒，纳米棒，纳米线，纳米纤维，纳米片和纳米管等等。近来，制备纳米结构化的二氧化钛材料因其在众多领域特别是作为高效催化剂中广泛应用而被视为具有巨大发展前途的研究方向。纳米结构化二氧化钛材料不仅具有其组成单元二氧化钛纳米粒子的特性效应，也具有一定有序的结构体系，能够为光生载流子提供直接的电通路，确保快速的电子传递速率，减少光催化反应中发生的复合反应，因而提高了二氧化钛纳米材料的光催化活性和光电转换效率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有独特微观结构的碳点掺杂二氧化钛复合微管及其制备方法，该复合材料能够实现高效催化降解。

一种碳点掺杂二氧化钛复合微管及其制备方法，包括如下步骤：

（1）在磁力搅拌下将纺丝材料溶解于溶剂，配成一定浓度的溶液，再加入一定量的可溶性金属盐制成纺丝液，进行静电纺丝处理；

（2）在水浴条件下，将制得的纺丝样品浸泡在浓硫酸中酸化处理，之后再经过水洗、醇洗，至洗液为中性，烘干；

（3）在干燥器中，将烘干的纺丝样品浸泡在钛酸酯与乙醇的混合溶液中，再在乙醇与蒸馏水的混合溶液浸泡；

（4）将步骤（3）得到的样品在氮气保护下升温至450~800℃，优选500~600℃煅烧2~2.5小时，待温度降至室温即得到复合材料。

其中，步骤（1）中,纺丝材料采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚苯胺、聚丙烯腈、聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚已内酯、聚丁酸丁二醇酯、尼龙6、聚乳酸、甲壳素、丝素、纤维素、纤维蛋白原、明胶等其中的一种或几种，其质量占纺丝液质量百分含量的5%~30%，；可溶性金属盐采用三氯化镓、碳酸氢钠、碳酸钠、硫酸钠、氯化钙、氯化钠、氯化镁、氯化锌、苄基三乙基氯化钠、异丙氧基钛、硝酸铜、硝酸铁、硝酸锌等其中的一种或几种，其质量占纺丝液质量百分含量的0.5%~5.0%。