[发明专利]复合ACF制备可见光响应高能效光催化剂及应用方法

摘要

本发明以钛酸四正丁酯为二氧化钛的前驱体，无水乙醇为溶剂，冰醋酸作为水解抑制剂，活性炭纤维为载体。首次将S、Sm两种离子对TiO2进行掺杂，并负载在比表面积极大的ACF载体上，得到了新型复合光催化剂，为处理工业废水指出了一种新的发展方向。制备过程简单，常温下即可生产，利于实现工业化。光催化活性高，能在短时间内快速降低水中低浓度有机污染物。同时也能在较短时间内快速降解高浓度、色泽深的染料废水。解决了悬浮态的催化剂易团聚、易造成二次污染等缺点，易于回收。重复循环使用率高，多次重复循环使用后仍能保持较高的光催化效果，可以节约经济成本。可见光活性高，在可见光的激发下，不仅可将低浓度有机污染物以较快的速度降解，也可将高浓度有机污染物以较快速度降解。为其实际工业化应用奠定了基础。

主权项

一种复合ACF制备可见光响应高能效光催化剂的方法，其特征是：(1)常温下，钛酸四丁酯30‑40ml加入到无水乙醇50‑60ml中，搅拌20‑40min，得到均匀透明的黄色溶液A；(2)室温下将0.01‑0.06gSm(NO3)3·6H2O和1.10‑1.60gCH4N2S晶体，加入到50‑60mL的无水乙醇、30‑40ml冰醋酸、10‑20ml蒸馏水混合后的溶液中，然后充分搅拌溶解形成溶液B；(3)恒温20‑40℃搅拌条件下，将溶液B缓慢滴加到溶液A中，滴加速率为0.5‑2s/d得到均匀透明的溶胶，室温下陈化12‑48h备用；(4)将经600‑900℃水蒸气活化预处理10‑40min后的活性炭纤维裁成长方块，浸入制备好的溶胶中，待其吸附饱和后，于真空干燥箱中恒温60‑80℃烘干，将烘干后的活性炭纤维取出再次放入溶胶中吸附饱和，放入烘箱中烘干，反复此步骤2‑5次即得到负载S、Sm离子的活性炭纤维前驱体；(5)将活性炭纤维前驱体置于管式马弗炉中煅烧，煅烧过程中持续通入氮气，升温速率为2‑10℃/min，至400‑600℃后恒温煅烧1.5‑3.5h，得到S6+、Sm3+共掺杂负载活性炭纤维的高活性复合光催化剂。