[发明专利]光催化纺丝膜材料及其制备方法和应用

说明书

本公开提供了一种光催化纺丝膜材料及其制备方法。所述材料包括：氢氧化镧负载氧化银的异质结光催化材料、聚丙烯腈和N,N‑二甲基甲酰胺；其制备方法包括：将硝酸银溶液、硝酸镧溶液混合，得到硝酸银和硝酸镧的混合溶液；加热，得到前驱体溶胶；将氢氧化钠溶液加入到前驱体溶胶中得到混合溶液，加热，得到氢氧化镧负载氧化银的异质结光催化材料；将氢氧化镧负载氧化银的异质结光催化材料、聚丙烯腈和N,N‑二甲基甲酰胺的混合物进行搅拌，通过静电纺丝技术固定为纺丝膜。本公开通过氢氧化镧和氧化银构建异质结的方式降低了氧化银光腐蚀，提升了光催化性能；通过静电纺丝技术进一步提升了催化剂的抗光腐蚀性能和循环利用能力。

技术领域

本公开涉及光催化材料技术领域，尤其涉及一种光催化纺丝膜材料及其制备方法和应用。

背景技术

传统的水处理工艺(如吸附法、化学氧化法、活性污泥法以及联合工艺)对难降解的有机污染物(如染料废水)无法完全降解。而反应条件温和、不产生二次污染的光催化技术引起科学研究的广泛关注。

银单质作为一种贵金属，表面有能够被电子或光波激发的电子疏密波。当等离子体内部受到入射光的电磁扰动时，金属表面一些区域电荷分布不均，产生静电回复力，使其电荷分布发生偶极振荡，当电磁波的频率和等离子体振荡频率相同时，就会形成表面等离子体共振，宏观上表现为银纳米粒子对特定波长光的强烈吸收。通过控制银纳米粒子的结构、尺寸、形状等调整等离子体共振波长和共振强度，从而拓宽光催化剂吸收波长的响应范围，实现对可见光的有效利用。

氧化银(Ag₂O)是一种P型半导体，其带隙能为1.46eV，在可见光区内有较强的光吸收，是一种高活性和高选择性的窄带隙光催化剂。但是氧化银在光照后导带产生的光电子会将Ag⁺还原成Ag n单质簇，而价带的空穴会氧化晶格中的晶格氧释放氧气，所以会产生催化剂本身的光腐蚀现象。同时Ag₂O纳米粒子中的银离子将和残留的一部分氧结合，其晶格将发生重构，从而产生各种类似分子的光解发光中心，例如Ag⁺²O，Ag⁺³O，Ag₃O等。光解中心的出现将在氧化银的禁带中引入若干缺陷能级，从而使得氧化银纳米粒子利用光子效率提高，但是氧化银光腐蚀的行为也导致了氧化银结构的不稳定，使其重复利用性能下降。

发明内容

有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种光催化纺丝膜材料及其制备方法和应用，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本公开的一个方面的实施例，提供了一种光催化纺丝膜材料，包括：氢氧化镧负载氧化银的异质结光催化材料、聚丙烯腈和N,N-二甲基甲酰胺。

作为本公开另一个方面的实施例，提供了一种制备如上述光催化纺丝膜材料的方法，包括：将硝酸银溶液、硝酸镧溶液混合，得到硝酸银和硝酸镧的混合溶液；加热上述硝酸银和硝酸镧的混合溶液，得到前驱体溶胶；将氢氧化钠溶液加入到上述前驱体溶胶中得到混合溶液，加热，得到氢氧化镧负载氧化银的异质结光催化材料；将上述氢氧化镧负载氧化银的异质结光催化材料、聚丙烯腈和N,N-二甲基甲酰胺的混合物进行搅拌，通过静电纺丝技术固定为纺丝膜。

根据本公开的实施例，上述硝酸银和硝酸镧的混合溶液中银离子和镧离子的摩尔比包括1:0.9～1:1.1。

根据本公开的实施例，上所述混合溶液中银离子与氢氧化钠的摩尔比包括1:4～1:6。

根据本公开的实施例，在温度包括50℃～70℃的条件下执行上述硝酸银和硝酸镧的混合溶液的加热处理。

根据本公开的实施例，在温度包括50℃～70℃、时间包括20min～40min的条件下执行上述混合溶液的加热处理。

根据本公开的实施例，上述氢氧化钠溶液的浓度包括0.5mol/L～0.7mol/L。