[发明专利]由生物质蜂窝状炭催化剂与光催化剂耦合而成的光电催化剂制备方法及其应用

权利要求书

1.由生物质蜂窝状炭催化剂与光催化剂耦合而成的光电催化剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a制备生物质蜂窝状炭催化剂

a1将一定量的生物质用粉碎机粉碎至8～25目，置于大烧杯中，加入润湿剂、造孔剂和粘结剂，搅拌均匀，搅拌之后的混合物用模具压制得成型的蜂窝状生物质；

a2将成型后的蜂窝状生物质置于真空干燥箱干燥，干燥温度为20～70℃，干燥时间为10～24h；a3再将干燥的成型生物质置于微波炉中，通入一定时间的惰性气体以排空炉内空气后，设定微波功率以及时间，炭化得到生物质蜂窝状炭催化剂；

b制备光催化剂溶胶

c制备光电催化剂

c1将生物质蜂窝状炭催化剂水平置于光催化剂溶胶中静置10～20min，通过旋转涂层法将光催化剂植入生物质蜂窝状炭催化剂中；

c2将涂好光催化剂膜的生物质蜂窝状催化剂放置于马弗炉中，经20～50min升温至100℃～150℃，再经180～230min，继续升温至400℃～450℃，恒温25～40min，然后自然冷却至室温，得到光电催化剂。

2.如权利要求1所述的由生物质蜂窝状炭催化剂与光催化剂耦合而成的光电催化剂制备方法，其特征在于，步骤a1中，加入的生物质：润湿剂：粘结剂：造孔剂的质量比为10:(1.5～2):(1～2):(1～2)。

3.如权利要求2所述的由生物质蜂窝状炭催化剂与光催化剂耦合而成的光电催化剂制备方法，其特征在于，所述润湿剂选用油酸，粘结剂选用预糊化淀粉，造孔剂选用聚乙烯醇缩丁醛，油酸、预糊化淀粉和聚乙烯醇缩丁醛的纯度均大于99％。

4.如权利要求1所述的由生物质蜂窝状炭催化剂与光催化剂耦合而成的光电催化剂制备方法，其特征在于，步骤a3中，微波炉功率设定为0～1000W，时间为10～30min。

5.如权利要求4所述的由生物质蜂窝状炭催化剂与光催化剂耦合而成的光电催化剂制备方法，其特征在于，步骤a3中，惰性气体为氮气或氩气，通入流量0.2～2L/min，时间为10～30min。

6.如权利要求1所述的由生物质蜂窝状炭催化剂与光催化剂耦合而成的光电催化剂制备方法，其特征在于，步骤b中，光催化剂溶胶选用二氧化钛溶胶，TiO₂溶胶的制备过程包括以下步骤：

(b11)在大烧杯中加入钛酸丁酯，在搅拌条件下加入乙酰丙酮；待混合均匀后，再在搅拌条件下加入无水乙醇；

(b12)将硝酸、去离子水和无水乙醇依次顺序混合，并搅拌30min；

(b13)在强烈搅拌下，缓慢将步骤(2)配制的溶液滴加到步骤(1)配制的溶液中，即可得稳定的二氧化钛溶胶。

7.如权利要求1所述的由生物质蜂窝状炭催化剂与光催化剂耦合而成的光电催化剂制备方法，其特征在于，步骤b中，光催化剂溶胶选用改性后的光催化剂溶胶，CuO₂/TiO₂溶胶的制备过程包括以下步骤：

(b21)将TiO₂纳米颗粒分散于乙醇溶液中，加入乙二胺四乙酸二钠，搅拌10min；

(b22)向超声分散10min的CuSO₄水溶液中加入一定量的TiO₂纳米粒子溶液；

(b23)再加入NaOH溶液和抗坏血酸溶液作为还原剂，在室温下搅拌10min，即可得到CuO₂/TiO₂砖红色胶体溶液；

(b24)抽滤将沉淀从胶体溶液中分离出来，并用乙醇和蒸馏水清洗至少三次，并在60℃下真空干燥4小时制得CuO₂/TiO₂溶胶。

8.如权利要求1-7中任一由生物质蜂窝状炭催化剂与光催化剂耦合而成的光电催化剂在减排温室气体、液体污染物的吸附、有机染料废水处理和空气中TVOC脱除方面的应用。