[发明专利]一种光催化薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种光催化薄膜及其制备方法和应用。本发明将氟锆酸铵、钛酸四丁酯、钨酸钾和有机酸混合，进行第一反应，得到第一反应物料；将所述第一反应物料与乙二胺、表面活性剂混合，进行第二反应，得到二氧化锆凝胶；将所述二氧化锆凝胶、有机聚合物、丙醇溶液和碳纳米管混合，进行水热处理，得到浆料；将所述浆料进行涂膜，将所得薄膜进行热处理，得到光催化薄膜。本发明以氟锆酸铵、钛酸四丁酯和钨酸钾为原料，在乙二胺作用下形成二氧化锆凝胶，然后结合碳纳米管的增强作用，得到光催化薄膜。本发明制备的光催化薄膜具有高催化效率和稳定性，对罗丹明B染料的降解率可达99.9％，分离回收率可达100％。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种光催化薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济的发展，环境问题日益突出，水污染是近年来环境污染中较为严重的污染之一，其对生态平衡及人们的身心健康造成了威胁。因此，寻求有效的污水处理技术成为当前业内亟待关注的焦点。

传统污水处理的方法主要有生物法、电解法、化学法和光催化法。生物法占地面积大，适用范围窄，效果不理想；电解法虽然效果好于生物法，但是能源消耗大、推广困难；化学法在分解污染物的同时容易造成二次污染，无法将有机物完全转化为无毒无害的小分子。光催化法是利用光能进行物质转换的方法之一，能将有机物大分子降解为二氧化碳或其他小分子有机物以及水，其成本低、无二次污染。

目前，光催化法采用的材料分为粉体材料和膜材料，采用粉体光催化氧化物进行污水处理时，存在粉体难回收、悬浮粉体影响光线透过率等问题；采用膜材料处理污水，是一种有效的污水处理方法，其成本低，回收分离容易。

近年来，现有技术多采用二氧化钛薄膜进行光催化，但存在催化效率低、稳定性差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光催化薄膜及其制备方法和应用，该污水处理薄膜极大提高了光催化薄膜的催化效率和稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种光催化薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将氟锆酸铵、钛酸四丁酯、钨酸钾和有机酸混合，进行第一反应，得到第一反应物料；

将所述第一反应物料与乙二胺、表面活性剂混合，进行第二反应，得到二氧化锆凝胶；

将所述二氧化锆凝胶、有机聚合物、丙醇溶液和碳纳米管混合，进行水热处理，得到浆料；

将所述浆料进行涂膜，将所得薄膜进行热处理，得到光催化薄膜。

优选的，所述氟锆酸铵、钛酸四丁酯、钨酸钾和有机酸的摩尔比为1∶(0.2～0.3)∶(0.2～0.3)∶(0.3～8)。

优选的，所述第一反应的温度为80～95℃，所述第一反应的时间为2～3h。

优选的，所述氟锆酸铵、乙二胺和表面活性剂的摩尔比为1∶(5～20)∶(0.3～0.5)。

优选的，所述第二反应的温度为80～95℃，所述第二反应的时间为20～28h。

优选的，所述二氧化锆凝胶和有机聚合物的质量比为1∶(5～20)；所述碳纳米管与二氧化锆凝胶的质量比为1∶(600～2500)。

优选的，所述水热处理的温度为150～160℃，所述水热处理的时间为2～5h。

优选的，所述热处理的方式为：在180～200℃条件下，保温处理1.5～2h；升温至300～350℃，保温处理0.5～2h；降温至150～160℃，保温处理2～5h。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的光催化薄膜。