一种生物质基二氧化钛光催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够，预防不利，导致环境污染问题已 经成为当今社会面临的一大危机，人们迫切需要解决日益严重的环境污染问题。在诸多环 境污染问题中，有机化合物污染作为重要的有毒、有害污染源，随着石油化工的发展及其产 品的广泛传播，已遍布存在于水体、空气和土壤的地球圈中，并对人类的身体健康和生态环 境造成了巨大危害。因此，了解并治理有机污染物，探索新型、高效、绿色、价廉的有机污染 物处理方法，对于保护生态环境和维持人类社会的可持续发展具有重要的实用价值和现实 意义。
[0003] 近年来，半导体光催化剂在治理环境污染方面中起到越来越重要的作用，以TiO2为代表的光催化技术，以其"质优价廉"的特性在其中表现尤为突出。实际上，自1972年 Fujishima和Honda研宄发现TiO2电极能够光催化水解制氢后，便开创了 TiO 2等半导体光 催化剂降解有机物研宄的新时代。然而，TiO2光催化剂较低的光催化效率、较窄的光响应范 围和载体材料的匮乏限制了其商业化的广泛应用及相关产品的市场投入，因此亟待进一步 研宄和开发纳米TiO2新型材料以期适应商业及市场的需求。
[0004] 环糊精（cyclodextrin，⑶）是一种被广泛研宄的功能多糖主体大分子化合物，它 是CGTase酶（glucanotransferase)作用于淀粉而得到的一系列聚合度不等的环状低聚葡 萄糖。具有外亲水的羟基及内疏水的截锥状空腔，可以同众多疏水性客体分子通过非共价 键力结合，形成超分子化合物。
[0005] 一个理想的光催化复合材料应该是一个在其光催化进程中具有高活性和光转化 能源的高效率的一个结合体。同时还应该具有稳定性，化学惰性，易得到的，无毒性，催化过 程简单等特点。采用环境友好且工艺简单的化学技术，在环糊精接枝的杨木木粉上通过光 诱导方法，制备出具有高效光催化性能的TiO2复合基础材料。这一复合基础材料不仅可以 很好地实现生物质材料的高值化和功能化，而且1102与环糊精及杨木木粉的光催化过程所 体现出的不同催化研宄结果，还可以对TiO2光催化机理研宄和应用研宄提供有益的实验和 理论支撑。
【发明内容】
[0006] 本发明是要解决现有的二氧化钛光催化剂光催化效率低，可塑性差的问题，提供 一种生物质基二氧化钛光催化剂的制备方法。
[0007] 本发明生物质基二氧化钛光催化剂的制备方法，按以下步骤进行：
[0008] 一、WF/ β -CD功能材料的制备：
[0009] 对木粉进行活化处理，将活化处理后的木粉浸泡在三元水溶液中，得混合物，先将 混合物超声20~30min，再电动搅拌4~8h，然后静置24~32h，之后将木粉进行过滤、挤 压，于70~80°C下预干燥12~24h，然后在175~180°C下进行交联反应，反应制得的粗产 品用55~65°C的水和无水乙醇交替洗涤3~5次，干燥至恒重，得到WF/ β -⑶；
[0010] 二、WF/ β -⑶/1102复合光催化材料的制备：
[0011] 称取1~2g WF/β -CD和1~2g TiCV混合于100~200mL蒸馏水中形成悬浊 液，将悬池液置于光催化反应器中，控制搅拌速度为300~500r/min，于250W高压采灯下光 辐照30~40min进行光诱导反应，抽滤并收集固相产物，产物用100~200mL去离子水洗 涤2~3次，然后在50~60°C真空干燥12~36h，干燥后的产物用研钵研碎，即得到WF/ β -⑶/1102复合光催化剂。
[0012] 步骤一中超声的目的是将粘在反应器壁上的木粉振入溶液；搅拌的目的是使木粉 表面充分被反应液浸润。
[0013] 本发明的有益效果：
[0014] 1、本发明制备的具有强效光催化活性的1?/0-〇〇/11〇2复合光催化材料，可以对 环糊精和纳米TiO2均具有响应的底物分子甲基橙和罗丹明B进行强效光催化降解，是一种 功能性复合光催化新材料。
[0015] 2、本方法所用主要原料为可再生、可降解的天然生物质材料一一木粉（WF)，原料 易得，成本低。该方法适合于快速连续生产，实验室中试设备已经可以每天制备l〇kg。且该 方法为极易操作的环境友好型光诱导组装工艺。
[0016] 3、WF/ β -⑶/TiO2复合光催化材料中β -⑶可以协同TiO 2的光催化降解过程，以 增强复合材料的光催化性能。
[0017] 4、木粉（WF)这一载体基材的引入赋予光催化材料以可塑性，光催化剂和制成板 材，不仅拓展了 1102光催化材料的应用范围，又提高了木粉这一生物质材料的附加值，使得 研宄具有实用的现实意义及经济价值。
【附图说明】
[0018] 图1为实施例1中WF放大5000倍的SEM图；
[0019] 图2为实施例1中WF/ β -CD放大5000倍的SEM图；
[0020] 图3为实施例1中TiO2放大70, 000倍的SEM图；
[0021] 图4为实施例1中WF/ β -⑶/TiO2复合光催化剂放大5000倍的SEM图；
[0022] 图5为实施例1中WF/ β -OVTiO2复合光催化剂放大10, 000倍的SEM图；
[0023] 图6为实施例1中WF/ β -⑶/1102复合光催化剂检测点的EDS分析结果；
[0024] 图7为实施例1中WF/ β -⑶/1102复合光催化材料表面的Ti、0、C元素进行扫描 分析结果；
[0025] 图8为实施例1中TiO2的TEM图；
[0026] 图9为实施例1中WF/ β -⑶/TiO2复合光催化材料的TEM图；
[0027] 图10为实施例1中TiO2的红外谱图；
[0028] 图11为实施例1中WF/ β -⑶/1102复合光催化材料的红外谱图；
[0029] 图12为实施例1中紫外光照射下WF/ β -⑶/1102复合光催化材料对甲基橙的降 解曲线；
[0030] 图13为实施例1中紫外光照射下WF/ β -⑶/TiO2复合光催化材料对罗丹明B的 降解曲线；
[0031] 图14为实施例1中WF/ β -⑶/TiO2复合光催化材料再生使用性能实验结果。
【具体实施方式】
[0032] 本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的 任意组合。
【具体实施方式】 [0033] 一：本实施方式生物质基二氧化钛光催化剂的制备方法，按以下步 骤进行：
[0034] 一、WF/ β -CD功能材料的制备：
[0035] 对木粉进行活化处理，将活化处理后的木粉浸泡在三元水溶液中，得混合物，先将 混合物超声20~30min，再电动搅拌4~8h，然后静置24~32h，之后将木粉进行过滤、挤 压，于70~80°C下预干燥12~24h，然后在175~180°C下进行交联反应，反应制得的粗产 品用55~65°C的水和无水乙醇交替洗涤3~5次，干燥至恒重，得到WF/ β -⑶；
[0036] 二、WF/ β -⑶/1102复合光催化材料的制备：
[0037] 称取1~2g WF/ β -CD和1~2g TiCV混合于100~200mL蒸馏水中形成悬浊 液，将悬池液置于光催化反应器中，控制搅拌速度为300~500r/min，于250W高压采灯下光 辐照30~40min进行光诱导反应，抽滤并收集固相产物，产物用100~200mL去离子水洗 涤2~3次，然后在50~60°C真空干燥12~36h，干燥后的产物用研钵研碎，即得到WF/ β -⑶/1102复合光催化剂。
【具体实施方式】 [0038] 二：本实施方式与一不同的是：步骤一中对木粉进行 活化处理的具体方法为：将100目的木粉浸渍在质量浓度为20%的NaOH溶液中lh，之后用 65°C的蒸馏水洗涤，于80°C的烘箱中干燥24h，即得到活化处理后的木粉。其它与具体实施 方式一相同。
【具体实施方式】 [0039] 三