[发明专利]一种分层炭/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种分层炭/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料采用如下制备方法制得：S1：将生物质原料加入冰醋酸中进行水热反应，得到分层炭；S2：以钛酸四丁酯作为原料通过溶剂热法制备二氧化钛；S3：将二氧化钛加入乙醇溶液中超声，再加入分层炭继续超声，得到分层炭/二氧化钛，将分层炭/二氧化钛煅烧，得到分层炭/二氧化钛复合材料；所述复合材料能够应用于有机废水处理领域。所述复合材料二氧化钛负载率高、比表面积大，在可见光下对苯酚的去除率可达到89.60％。

技术领域

本发明涉及碳材料制备技术领域，具体涉及一种分层炭/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

酚类污染物具有分布区域广、毒性强、生物降解性差等特点，对人类健康和生态系统平衡造成了严重危害。因此，研发高效环保的废水处理剂对环境保护具有重要意义。

生物质炭因具有原料来源广泛、制备成本低、绿色环保、稳定性好等特点引起了人们的广泛关注，但传统生物质炭吸附性能较差，在废水处理中的使用有限。光催化剂也是一种备受关注的废水处理剂，其能在光照的作用下将有机污染物最终降解为二氧化碳、水和一些无毒无害的小分子物质，但光催化剂吸附能力弱、光利用率低的不足极大限制了其在实际中的应用。

基于此，提供一种结合生物质炭和光催化剂优点，同时能够克服两种材料不足的新型废水处理剂具备重要意义。

发明内容

针对传统生物质炭吸附性能较差，光催化剂吸附能力弱、光利用率低的技术问题，本发明提供一种分层炭/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用，首先分别制备分层炭和二氧化钛，然后通过超声复合加高温煅烧的方法制备分层炭/二氧化钛复合材料，所述复合材料表现出良好的苯酚去除性能,证明了生物质炭与光催化剂复合进行实际废水处理应用的可行性。

第一方面，本发明提供一种分层炭/二氧化钛复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1：将生物质原料加入冰醋酸中，混合均匀后转移至高压反应釜中进行水热反应，反应结束后离心、清洗、烘干、研磨，将研磨后粉末加入乙醇溶液中超声并烘干、研磨，得到分层炭；

S2：以钛酸四丁酯作为原料通过溶剂热法制备二氧化钛；

S3：将二氧化钛加入乙醇溶液中超声分散均匀后，再加入分层炭继续超声，离心、烘干、研磨得到分层炭/二氧化钛，将分层炭/二氧化钛在保护气体气氛下煅烧，得到分层炭/二氧化钛复合材料。

进一步的，S1包括如下步骤：

将3g生物质原料加入60mL冰醋酸中，混合均匀后转移至高压反应釜中于150℃下水热反应6h，反应结束后离心、清洗、烘干、研磨，将研磨后粉末加入乙醇溶液中超声并烘干、研磨，得到分层炭。

进一步的，S2包括如下步骤：

S21：将钛酸四丁酯与无水乙醇按照1:1的体积比混合均匀；

S22：按照无水乙醇：水为1：0.5的体积比量取无水乙醇和水混合均匀，得到乙醇溶液，其中无水乙醇的体积与S21中无水乙醇的体积相同，将S21溶液逐滴加入乙醇溶液中，持续搅拌30min，调节溶液pH为7，得到前驱体溶液；

S23：将前驱体溶液移入反应釜中，240℃下水热反应19h，反应结束后自然冷却至室温；

S24：将水热产物离心、洗涤、烘干、研磨，得到二氧化钛。

进一步的，S3包括如下步骤：

将二氧化钛加入乙醇溶液中超声分散均匀后，再按照二氧化钛：分层炭＝1:5的质量比加入分层炭继续超声，离心、烘干、研磨得到分层炭/二氧化钛，将分层炭/二氧化钛在保护气体气氛下升温至500-800℃煅烧2h，得到分层炭/二氧化钛复合材料。