[发明专利]基于生物质多孔基材稳定负载的光催化材料及其方法和应用

权利要求书

1.基于生物质多孔基材稳定负载的光催化材料，其特征在于，包括可再生生物质多孔基材、光催化剂和纤维素凝胶层，所述光催化剂被包裹在纤维素凝胶层中，纤维素凝胶层紧密附着在基材表面并与基材形成交联网络结；所述光催化材料具有三维中空结构。

2.根据权利要求1所述基于生物质多孔基材稳定负载的光催化材料，其特征在于，所述生物质多孔基材为灯芯草、木棉、柳絮、秸秆天然多孔生物质材料中的一种。

3.根据权利要求1所述基于生物质多孔基材稳定负载的光催化材料，其特征在于，所述光催化剂的质量为纤维素质量的0.1%~100%。

4.基于生物质多孔基材稳定负载的光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）纤维素溶剂体系的配制：将氯化锂和N,N-二甲基乙酰胺分别干燥除水后，将氯化锂加入N,N-二甲基乙酰胺中搅拌至溶解，即得纤维素溶剂体系，其中氯化锂与N,N-二甲基乙酰胺的质量比为（2~10）:（90~98）；

（2）光催化剂的分散：将光催化剂加入步骤（1）所得纤维素溶剂体系中，超声分散均匀，随后加入活化后的纤维素，室温下搅拌至纤维素溶解，得到纤维素的质量分数为0.1~3% 的纤维素浸渍液，其中光催化剂的质量占纤维素质量的0.1%~100%；所述活化的过程为将纤维素依次在水、甲醇、二甲基乙酰胺中浸泡1~12h；

（3）光催化剂的负载：将生物质多孔基材加入步骤（2）所得纤维素浸渍液中使浸渍液充分润湿基材，然后将基材取出浸入交联溶液中凝胶化1~6h，凝胶化后取出进行冷冻干燥，最后再在100~160℃下真空热处理1~6h，将光催化剂稳定负载在生物质多孔基材上。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤（1）中，氯化锂的干燥是在100~180℃下真空干燥1~10h，N,N-二甲基乙酰胺的干燥是在100~150℃油浴中除水1~6h。

6.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤（2）所述光催化剂选自二氧化钛、氮化碳、氧化锌、二氧化锆、硫化镉、氧化锡粉末中的一种，或上述粉末与碳材料、金属或金属氧化物形成的异质结粉末中的一种。

7.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤（3）中，所述生物质多孔基材选自灯芯草、木棉、柳絮、秸秆中的一种；步骤（3）中多孔基材在纤维素浸渍液中的浸渍时间为0.1~12h；步骤（3）中冷冻干燥时间为12~48h。

8.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤（3）所述交联溶液中，溶质交联剂选自柠檬酸、戊二醛、环氧氯丙烷中的一种，溶剂选自水、乙醇、辛烷中的一种；交联剂的质量分数为0.1%~10%。

9.权利要求1所述光催化材料在可见光下催化降解染料中的应用，所述染料包括但不限于亚甲基蓝、甲基橙、刚果红、罗丹明B。

10.权利要求1所述光催化材料在可见光下水解催化制氢、可见光下水解催化制双氧水以及可见光下还原二氧化碳中的应用。