CN110124716A - 一种一步法制备片状TiO2/g-C3N4异质结的方法 - Google Patents
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Abstract
一种一步法制备片状TiO2/g‑C3N4异质结的方法，包括如下步骤：(1)向无水乙醇中依次加入乙酰丙酮和钛酸四丁酯，得溶液A；(2)向溶液A中加入聚乙烯吡咯烷酮，溶解完全后得溶液B；(3)向溶液B中加入适量三聚氰胺粉末，完全溶解后得混合液C；(4)将混合液C装入注射器中，在一定条件下进行静电纺丝，纺丝产物用不锈钢盘收集；(5)纺丝产物干燥后，在空气气氛中于550℃下焙烧4小时。本发明具有方法简单快捷，成本低廉，产物纤维直径小，比表面积大，广泛应用于光催化产氢和污染物降解。
Description
技术领域
本发明涉及材料成型方式技术领域，特别涉及一种一步法制备片状TiO2/g-C3N4异质结的方法。
背景技术
工业生产过程产生大量的工业废水，这些废水不但污染环境，而且对人类健康有较大危害，必须经过处理后才可以排放。传统的工业废水处理方法主要包括物理法、化学法和生物法，存在处理能力有限和处理成本较高等缺点。
近年来，光催化氧化技术广泛应用于工业废水的处理。TiO2光催化氧化技术具有氧化降解能力强、性能稳定、处理成本低和无二次污染等优势，但其带隙较宽(3.2eV)，对太阳能的利用率较低。g-C3N4带隙较窄(2.7eV)，光谱响应范围较宽，但其光生电子-空穴易复合。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种一步法制备片状TiO2/g-C3N4异质结的方法，具有方法简单快捷，成本低廉，产物纤维直径小，比表面积大，广泛应用于光催化产氢和污染物降解。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种一步法制备片状TiO2/g-C3N4异质结的方法，包括如下步骤：
步骤1：向无水乙醇中依次加入乙酰丙酮和钛酸四丁酯，得溶液A；
步骤2：向溶液A中加入聚乙烯吡咯烷酮，完全溶解后得溶液B；
步骤3：向溶液B中加入适量三聚氰胺粉末，完全溶解后得混合液C；
步骤4：将混合液C装入5mL注射器中，将注射器安装在静电纺丝装置上，在一定条件下进行静电纺丝，产物用不锈钢盘收集；
步骤5：纺丝产物干燥后，在空气气氛中于550℃下焙烧4小时。
所述的步骤1中无水乙醇与乙酰丙酮和钛酸四丁酯的体积比介于1:1:1～1:1:3。
所述的步骤2中聚乙烯吡咯烷酮与溶液A质量比介于8％～12％。。
所述的步骤3中三聚氰胺粉末与溶液B质量比介于12.5％～17.5％。
所述的步骤4中纺丝条件为电压20KV，溶液供给速度为50μL/min，接收距离为20cm。
所述的步骤5中升温速度为5℃/min。
本发明的有益效果：
本发明聚氧化乙烯为软模板，方法简单快捷，成本低廉，产物纤维直径小，比表面积大，广泛应用于光催化产氢和污染物降解。
本发明中选择聚乙烯吡咯烷酮为软模板，是因为：1)聚乙烯吡咯烷酮对纺丝过程有利；2)聚乙烯吡咯烷酮在退火过程中易去除。g-C3N4为窄带隙半导体催化剂，TiO2与g-C3N4结合形成异质结，能够降低TiO2的带隙宽度，拓宽TiO2的光响应范围，提高TiO2的光吸收率。TiO2/g-C3N4异质结能够实现电子-空穴对的有效分离，提高光催化剂中的载流子浓度。此外，片层结构能够提高较大的比表面积，增加活性位点数量，从而使光催化剂的光催化能力增加
附图说明
图1为20KV，50μL/min，20cm条件下，得TiO2/g-C3N4异质结纺丝纤维SEM照片。
图2为20KV，50μL/min，20cm条件下，在空气气氛中于550℃下焙烧4小时，得片状TiO2/g-C3N4异质结SEM照片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
1)向无水乙醇中依次加入乙酰丙酮和钛酸四丁酯其体积比为1:1:3，混合均匀后
得溶液A；
2)向溶液A中加入质量比为8％的聚乙烯吡咯烷酮，完全溶解后得溶液B；
3)向溶液B中加入质量比为12.5％的三聚氰胺粉末，搅拌均匀后得混合液C；
4)将混合液C装入5mL注射器中，将注射器安装在静电纺丝装置上，在电压20KV，溶液供给速度50μL/min，接收距离20cm条件下进行静电纺丝，产物用不锈钢盘收集；
5)产物干燥后，在空气气氛下550℃焙烧4小时；
实施例2
1)向无水乙醇中依次加入乙酰丙酮和钛酸四丁酯其体积比为1:1:2，混合均匀后
得溶液A；
2)向溶液A中加入质量比为10％的聚乙烯吡咯烷酮，完全溶解后得溶液B；
3)向溶液B中加入质量比为15％的三聚氰胺粉末，搅拌均匀后得混合液C；
4)将混合液C装入5mL注射器中，将注射器安装在静电纺丝装置上，在电压20KV，溶液供给速度50μL/min，接收距离20cm条件下进行静电纺丝，产物用不锈钢盘收集；
5)产物干燥后，在空气气氛下550℃焙烧4小时；
实施例3
1)向无水乙醇中依次加入乙酰丙酮和钛酸四丁酯其体积比为1:1:3，混合均匀后
得溶液A；
2)向溶液A中加入质量比为12％的聚乙烯吡咯烷酮，完全溶解后得溶液B；
3)向溶液B中加入质量比为17.5％的三聚氰胺粉末，搅拌均匀后得混合液C；
4)将混合液C装入5mL注射器中，将注射器安装在静电纺丝装置上，在电压20KV，溶液供给速度50μL/min，接收距离20cm条件下进行静电纺丝，产物用不锈钢盘收集；
5)产物干燥后，在空气气氛下550℃焙烧4小时；
构建TiO2/g-C3N4异质结，能够降低TiO2的带隙宽度，提高光吸收范围，同时降低光生电子-空穴复合效率，提高光催化效率。
如图1所示：在20KV，50μL/min，20cm条件下进行纺丝，纺丝产物干燥后，得TiO2/g-C3N4异质结纺丝纤维SEM照片。
如图2所示：在20KV，50μL/min，20cm条件下，在空气气氛下550℃焙烧4小时，得片状TiO2/g-C3N4异质结SEM照片。
Claims (6)
1.一种一步法制备片状TiO2/g-C3N4异质结的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：向无水乙醇中依次加入乙酰丙酮和钛酸四丁酯，得溶液A；
步骤2：向溶液A中加入聚乙烯吡咯烷酮，完全溶解后得溶液B；
步骤3：向溶液B中加入适量三聚氰胺粉末，完全溶解后得混合液C；
步骤4：将混合液C装入注射器中，在一定条件下进行静电纺丝，纺丝产物用不锈钢盘收集；
步骤5：纺丝产物干燥后，在空气气氛中于550℃下焙烧4小时。
2.根据权利要求1所述的一种一步法制备片状TiO2/g-C3N4异质结的方法，其特征在于，所述的步骤1中无水乙醇与乙酰丙酮和钛酸四丁酯的体积比介于1:1:1～1:1:3。
3.根据权利要求1所述的一种一步法制备片状TiO2/g-C3N4异质结的方法，其特征在于，所述的步骤2中聚乙烯吡咯烷酮与溶液A的质量比介于8％～12％。
4.根据权利要求1所述的一种一步法制备片状TiO2/g-C3N4异质结的方法，其特征在于，所述的步骤3中三聚氰胺粉末与溶液B质量比介于12.5％～17.5％。
5.根据权利要求1所述的一种一步法制备片状TiO2/g-C3N4异质结的方法，其特征在于，所述的步骤4中纺丝条件为电压20KV，溶液供给速度为50μL/min，接收距离为20cm。
6.根据权利要求1所述的一种一步法制备片状TiO2/g-C3N4异质结的方法，其特征在于，所述的步骤5中升温速度为5℃/min。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190816 |
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