具有光催化活性的聚合物基光催化材料的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种具有光催化活性的聚合物基光催化材料的制备方法。本发明还公开了该聚合物基光催化材料作为有效紫外波长<387nm处理污染物降解催化剂的应用。本发明具有如下优点：1.聚合物基材易加工成型且外观多样，光催化涂层涂覆后解决了二氧化钛粉体难成型的问题，拓展了光催化材料的应用范围；2.通过制备梯度涂层，使大部分二氧化钛粒子聚集于涂层的最顶层，增大了二氧化钛与污染物的接触几率，增强了光催化活性，同时由于阻隔层的存在提高了基材的稳定性；3.光催化聚合物薄膜的涂覆简单，可采用旋涂、浸涂和喷涂法实现。采用本发明方法制备得到的聚合物薄膜材料，在紫外光照射下具有光催化活性，能有效降解有机污染物。

主权项

一种具有光催化活性的聚合物基光催化材料的制备方法，其步骤包括：(1)取二氧化钛粒子0.5‑5份，无水甲苯15‑300份加入单口烧瓶中，经超声波在250‑1000瓦的功率下处理5‑15分钟充分分散；(2)再向单口烧瓶中加入1H,1H,2H,2H‑全氟辛基三乙氧基硅烷0.1‑1.5份，60℃磁力搅拌下反应4‑6小时，过滤后将滤渣在50℃下真空干燥24小时，获得表面氟化处理的纳米二氧化钛粒子；(3)将壳聚糖溶解在体积浓度为1％的乙酸水溶液中得到质量浓度为2‑5％的壳聚糖溶液；(4)取3‑缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷30‑50份，水15‑30份，无水乙醇15‑30份倒入单口烧瓶中，用2％稀盐酸调整pH值至4‑6，60℃磁力搅拌下反应4‑6小时，过滤后得到的滤液为硅溶胶Ⅰ；(5)将3‑5份硅溶胶Ⅰ与120‑200份步骤(3)制得的壳聚糖溶液混合，80℃磁力搅拌下反应4小时，冷却至室温，再用30‑50份无水乙醇稀释后，涂覆在聚合物基材上，涂膜后室温表干，再将聚合物基材置于真空中50℃下干燥24小时；(6)取30‑50份正硅酸乙酯、50‑70份3‑缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷、30‑60份无水乙醇和10‑30份水倒入单口烧瓶中，用2％稀盐酸调整pH值至5‑6，60℃磁力搅拌下反应4‑6小时，过滤后得到硅溶胶Ⅱ；(7)将0.01‑0.05份步骤(2)制得的表面氟化处理的纳米二氧化钛粒子加入到10份2‑丁酮中，超声分散均匀；(8)取5份步骤(7)制得的混合液加入25份步骤(6)制得的硅溶胶Ⅱ中，超声分散均匀；再涂覆在步骤(5)处理得到的聚合物基材上，涂膜后室温表干，再置于真空中50℃下干燥24小时，即得到本发明具有光催化活性的聚合物基光催化材料。