[发明专利]一种光催化膜及利用气相沉积法制备该光催化膜的方法

说明书

本发明提供了一种光催化膜及利用气相沉积法制备该光催化膜的方法，通过以现有的多孔结构的无机膜作为基底膜材料，并将含有碳和氮元素的前驱体平铺在基底膜材料下方，然后在惰性气体保护下煅烧，通过前驱体热聚合时的气相沉积一步制备出光催化膜。本发明提供的光催化膜具有高的光催化活性以及便于回收重复利用，并能够应用于降解处理静态或动态废水中的可溶性有机污染物，降解效率高。本发明的制备方法操作简单，前驱体与基底材料易得，且生产的光催化膜的面积可控，而且可以制备较大面积的光催化膜；本发明的光催化膜及其制备方法适用于实际的连续污水的处理，便于推广应用。

技术领域

本发明涉及光催化膜及其制备方法，特别涉及一种在现有无机多孔膜上气相沉积光催化剂石墨相氮化碳的光催化膜，所述光催化膜能够应用于处理流动污水中的有毒有机物。

背景技术

随着社会的发展，人类对于自然的破坏也在不断加大，各种问题应运而生，其中水污染问题备受关注。每年都有大量的难降解的有毒有机污染物随着工业，生活污水进入自然水系中。处理这些有毒的有机污染物，有以下几个问题：浓度低难以富集，不易从水体系中分离，自然条件下难以降解。

而光催化技术，特别是可见光光催化技术备受科研工作者青睐应用于污水处理，是以其能在光照下降解水中有机污染物。光催化技术的前提是制备出合适的光催化剂。

在现有的研究中，潜在的具有紫外活性和可见光活性的光催化剂包括TiO₂、ZnO、Fe₂O₃、CdS、Bi₂WO₆、BiVO₄、Ta₂O₅、Ta₃N₅、TaON等。但他们在可见光下的光催化活性照明仍然有限，因为他们不适合利用整个太阳光谱的可见光范围，或因为他们制备复杂，原料昂贵等，应用前景大大受限。

为了克服这些问题，研究者开发了一种新型的纳米结构聚合物材料石墨相氮化碳，它是一种新型的非金属可见光诱导有机半导体光催化剂，具有合适的带隙能量。

虽然石墨相氮化碳具有优良的热稳定性、化学稳定性及可见光光催化活性，但由于其聚合物的特性，在光催化应用中，存在比表面积小、可见光响应范围窄，光生载流子分离效率低等问题，这些问题直接影响其光催化活性，并制约了石墨相氮化碳在光催化领域的应用。

因此，为了促进光催化过程中的传质及提高光催化量子效率，以及便于回收重复利用等，本发明人研究了一种光催化膜及其制备方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：以现有的多孔结构的无机膜作为基底膜材料，并将含有碳和氮元素的前驱体平铺在基底膜材料下方，然后在惰性气体保护下煅烧，通过前驱体热聚合时的气相沉积一步制备出光催化膜。本发明提供的光催化膜具有光催化过程中的传质快、高的光催化活性以及便于回收重复利用，并能够应用于降解处理静态或动态废水中的可溶性有机污染物，降解效率高。本发明的制备方法操作简单，便于推广应用，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本发明提供一种光催化膜，所述光催化膜包括基底膜材料和以及沉积在基底膜材料上的光催化剂。

其中，所述基底膜材料为具有多孔结构的无机膜，包括陶瓷膜，二氧化硅纤维膜，不锈钢网，铜网，碳纤维布，碳布，碳纸中的一种。

其中，所述光催化剂为含有碳和氮元素的前驱体煅烧得到的。

其中，所述前驱体包括碳氮比为1:3～3:1的小分子有机物，优选尿素，硫脲，单氰胺，双氰胺，三聚氰胺，三聚氰酸中的一种或几种。