[发明专利]一种复合氮化碳的二氧化钛纳米带电极材料的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于电极材料领域，尤其是一种复合氮化碳的二氧化钛纳米 带电极材料的制备方法及应用。

背景技术

随着人类对海洋资源的利用的逐步深入，许多污染问题随之而来。 海洋污染对于人类的影响现在已经愈发的凸显出来，海洋水质的污染会 直接影响海水中动植物的生长，导致水体变臭。含油污水则更加严重， 含油污水会在海水水面形成油膜，降低海水中的溶解氧量，导致海水中 的动物窒息、死亡，导致海水中的其他藻类和植物无法进行光合作用。

随着船舶业的发展，压舱水的污染对海洋愈发严重。压舱水是为了 保持平衡专门注入到船舶底舱，最重要的作用是在船舶空载(没有载货 的情况下)航行时保持一定的吃水深度以保证船舶安全航行而不致发生 倾覆等事故。但是压舱水会直接导致外来物种的入侵，据统计，每日， 有超过3000种的海洋植物和动物随着压舱水被转移离开原生地。而且， 压舱水中，含有大量的油污污染和大量的生活用水污染，直接排放到海 水中对水质的影响极大。

随着海上钻油平台的发展和载油货轮业的发展，石油的泄露在所难 免，石油中所含苯和甲苯等有毒化合物泄漏入海洋后，这些有毒化合 物也迅速进入了食物链，从低等的藻类、到高等哺乳动物，无一能幸免。 石油泄漏后的含油污水处理也同样是世界性的大难题。

基于光催化及电解技术的含油污水净化装置是基于光催化技术与电 解处理废水技术对含油污水进行净化的装置。其核心部件为电极材料， 电极材料直接影响电解处理污水的能力。对原有电极进行改性，通过对 原有电极表面镀上一层光催化材料，增强其对污水的处理能力。光催化 的原理即当光照射在材料上时，能量大于等于材料带隙能的这部分光可 以激发电子，使电子跃迁，电子从基态跃迁到高能态，即从价带跃迁到 导带，同时产生光生电子和空穴。光生电子可以被材料表面的吸附的氧 气捕获，生成超氧自由基，再经历一系列的反应生成羟基自由基；同时 空穴可以氧化吸附在材料表面的水或羟基生成羟基自由基，羟基自由基 具有极强的氧化性能，可以有效降低含油污水中的有机污染物的含量。 将材料镀在电极表面，利用电能代替光能，能量随之提高，催化能力也 随之提高。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种复合氮化碳的二氧化 钛纳米带电极材料的制备方法及应用。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种复合氮化碳的二氧化钛纳米带电极材料的制备方法，按照下列 步骤进行：

步骤一、锐钛矿粉末置于碱性环境下，升温至160℃至200℃，水热 反应40至56h，取反应后悬浊液利用抽滤的方法进行水洗，并抽滤的方 法进行酸洗，完成后干燥10-14h，在750-850℃条件下，煅烧1-3h，冷 却至室温，完成TiO₂纳米带的制备。

步骤二、取5-10质量分的硫脲溶于蒸馏水中，加入0.1质量分的TiO₂纳米带后，超声并烘干，将干燥好的样品，在400-500℃的条件下煅烧 2-5h，制成含氮化碳质量分数为50％-56％的TiO₂纳米带样品。

在上述技术方案中，在步骤一中，所述水热反应的升温温度优选为 175℃至185℃，反应温度优选为46-50h，所述煅烧的温度优选为 690-700℃，煅烧温度优选为1-2h。

在上述技术方案中，在步骤二中，所述煅烧温度优选为400-420℃。

如上述方法制备的纳米带电极材料在制备电极时，按照下列步骤进 行：

称取25-30质量分的TiO₂纳米带样品至于玛瑙研钵中研磨至没有明显 的颗粒感，加入40-60质量分的PEG2000，100-120质量分的蒸馏水， 400-500质量分的无水乙醇，充分研磨至浆液粘稠，将制备好的浆液均匀 的涂抹在电极上，将制备好的膜静置干燥12-16h后置于马弗炉中，在 室温条件下以2℃/min的速度进行升温至400-600℃，在400-600℃条件 下煅烧1-3h。

在上述技术方案中，所述煅烧温度优选为1-2h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本方法操作过程简单、条件温和，制得的复合氮化碳的二氧化钛纳 米带在光催化降解有机物方面表现出卓越的催化性能，将材料负载在原 有电极上的方法同样简单易行，而且负载了复合氮化碳的二氧化钛纳米 带材料的电极极大地提高了原有电极的电催化能力。此方法可应用于压 舱水或含油污水的处理当中，应用前景相当广泛。

附图说明