微米空心管模板的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光催化材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種懸鈴木果毛纖維作為制備打02微米空心管模板的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多的光催化材料中，1102具有強(qiáng)氧化能力、化學(xué)性能穩(wěn)定和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具有實(shí)用前景的光催化劑。近年來(lái)，有很多關(guān)于微納米T12材料的制備及性能研究，其中，具有中空結(jié)構(gòu)的T12微米空心管具有較大的比表面積，可在光催化反應(yīng)中提供巨大的吸附和反應(yīng)面積，對(duì)四環(huán)素等復(fù)雜有機(jī)物分子具有優(yōu)異的去除效果。
[0003]貴金屬沉積是一種提高1102光電性能的重要方法，多項(xiàng)研究表明Ag顆粒在T1 2表面的沉積能顯著提高其對(duì)可見(jiàn)光的響應(yīng)，從而提高催化和電學(xué)性能。
[0004]目前，制備1102微米空心管多采用氣相法和液相法。其中，氣相法可分為物理氣相沉積法和化學(xué)氣相沉積法，液相法則有膠溶法、溶膠一凝膠法、化學(xué)沉淀法和水熱合成法等。模板法是制備打02空心管最常見(jiàn)的方法，Motonari Adachi等采用模板法將鈦酸四異丙酯溶解在乙酰丙酮中，使鈦形成穩(wěn)定的物配位化合物，然后采用鈦酸四異丙酯和LAHC體系制備1102微米管。雖然目前微米科學(xué)研究者已經(jīng)開(kāi)始重視T12微米管的研究，但其制備工藝、結(jié)構(gòu)分析等方面仍有一些問(wèn)題需要解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供一種懸鈴木果毛纖維為模板制備Ag/Ti02微米空心管的應(yīng)用，所得產(chǎn)品純度高，顆粒細(xì)，烘干后顆粒自身的燒結(jié)溫度低。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]懸鈴木果毛纖維作為制備1102微米空心管模板的應(yīng)用。
[0008]具體的，制備1102微米空心管的方法包括:
[0009]步驟一:將表面處理后的懸鈴木果毛纖維浸入鈦酸正丁酯、TiCl4S TiBr 4后，再將浸有鈦酸正丁酯、TiCl4S TiBr 4的懸鈴木果毛纖維放入水中進(jìn)行反應(yīng)；
[0010]步驟二:將經(jīng)步驟一處理的懸鈴木果毛纖維在450?550°C煅燒2?3h即得T12微米空心管。
[0011]—種Ag/Ti02*催化劑的制備方法，該方法包括以權(quán)利要求1或2制備得到的T12微米空心管和含銀化合物為原料，通過(guò)射線輻射法制得Ag/Ti02光催化劑。
[0012]具體的，該方法包括將權(quán)利要求1或2制備得到的T12微米空心管與含銀化合物制備成混合溶液，混合溶液在500w氙燈下照射得到沉淀物即為Ag/Ti02光催化劑。
[0013]更具體的，所述的含銀化合物為AgNO3, T12微米空心管與AgNO3的質(zhì)量比為1:2，混合溶液在500w氙燈下照射I?2h。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有的方法相比有益效果是:
[0015](I)本發(fā)明以懸鈴木果毛纖維為模板，通過(guò)溶膠-凝膠法制備T12微米空心管，該法制備T12微米空心管產(chǎn)量更高、純度高、不用調(diào)節(jié)pH值且避免了傳統(tǒng)方法對(duì)溶液濃度的精確控制；
[0016](2)本發(fā)明制備出的T12微米管很好的保持了懸鈴木果毛纖維管狀的形貌，且結(jié)構(gòu)中空，具有較大的比表面積，可在光催化反應(yīng)中提供巨大的吸附和反應(yīng)面積，對(duì)四環(huán)素等復(fù)雜有機(jī)物分子具有優(yōu)異的降解效果；
[0017](3)本發(fā)明制備出的產(chǎn)品為銳鈦礦型T12,如圖5所示，銳鈦礦型1102在T1 2的所有晶型中具有最優(yōu)異的催化性能；本發(fā)明所制備出的T12微米空心管和Ag/Ti02材料都具有優(yōu)良的催化性能，且穩(wěn)定性好，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是懸鈴木果毛纖維的SEM圖；
[0019]圖2是實(shí)施例1制備出的T12微米空心管SEM圖；
[0020]圖3是實(shí)施例1制備出的T12微米空心管斷面的SEM圖；
[0021]圖4是實(shí)施例1制備出的T12微米空心管EDX圖；
[0022]圖5是FT-1R分析結(jié)果曲線圖；其中曲線a為未處理的懸鈴木果毛纖維的FT-1R分析結(jié)果，b為乙醇處理過(guò)的纖維FT-1R分析結(jié)果，c為煅燒前的纖維的FT-1R分析結(jié)果，d為煅燒纖維后得到的打02微米管的FT-1R分析結(jié)果；
[0023]圖6是實(shí)施例1制備出的T12微米空心管XRD圖；
[0024]圖7為實(shí)施例7制備的Ag/Ti02微米管對(duì)鹽酸四環(huán)素降解率的影響；
[0025]圖8為實(shí)施例7制備的Ag/Ti02微米管表面對(duì)鹽酸四環(huán)素降解的動(dòng)力學(xué)擬合結(jié)果;
[0026]圖9為對(duì)比例I制備的1102空心管的SEM圖；
[0027]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0028]懸鈴木果毛纖維是一種尚未開(kāi)發(fā)利用的新型天然纖維材料。該纖維長(zhǎng)度約10.0mm,寬度約23.4 μ m，薄壁，截面近似圓形，纖維中空度大，具有極好的吸附包容能力，可成為吸附性纖維資源的開(kāi)發(fā)利用的新品種。懸鈴木果毛纖維的細(xì)胞壁表面存在著大量的功能基團(tuán)，這些活性基團(tuán)通過(guò)配位或離子間的相互作用鍵合金屬離子，通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)，使纖維的表面沉積成層，通過(guò)煅燒去除模板后，即可得到微米空心管材料。
[0029]利用上述懸鈴木果毛纖維的特性，本發(fā)明給出了一種T12微米管的制備方法，步驟如下:
[0030]將懸鈴木果毛纖維放入含有無(wú)水乙醇的燒杯中，浸泡1-2小時(shí)。取出纖維，轉(zhuǎn)移至另一盛有鈦酸正丁酯、TiCl4S TiBr 4的燒杯中，并攪拌，使纖維充分接觸鈦酸正丁酯、TiCl 4或TiBr4，然后靜置1-2小時(shí)。
[0031]從燒杯中取出浸泡在鈦酸正丁酯、TiCl4S TiBr 4中的纖維，放入含有蒸餾水的燒杯中，立刻產(chǎn)生白色沉淀，攪拌后靜置1-2小時(shí)，使反應(yīng)充分進(jìn)行。
[0032]取出纖維用蒸餾水洗3遍，放入烘箱干燥。在馬弗爐中450-550°C煅燒樣品2_3小時(shí)，以去除纖維，即得所要的T12微米空心管。
[0033]以上述所制備的T12微米空心管為原料，進(jìn)一步可以通過(guò)射線輻射法制得Ag/打02光催化劑，方法包括:將T12置于燒杯中，加入去離子水。攪拌30min后，再在體系中添加AgNO3S液攪拌20min后，置于500w氙燈下照射l_2h，靜置后離心，洗滌，干燥，得到灰色粉末狀物質(zhì)即為Ag/Ti02光催化劑。
[0034]上述方法中，懸鈴木果毛纖維需先用無(wú)水乙醇和去離子水處理，目的是去除纖維上的泥土等。
[0035]上述方法中，將懸鈴木果毛纖維浸泡在無(wú)水乙醇中，目的是使纖維表面更易吸收鈦離子，且無(wú)水乙醇不會(huì)使對(duì)纖維表面的基團(tuán)產(chǎn)生影響。
[0036]實(shí)施例1:
[0037]用去離子水和乙醇清洗懸鈴木果毛纖維，將纖維放入60°C烘箱中，烘干。用電子天平稱取0.5g纖維放入含有無(wú)水乙醇的燒杯中，浸泡I小時(shí)。取出纖維，轉(zhuǎn)移至另一盛有鈦酸正丁酯的燒杯中，并攪拌，使纖維充分接觸鈦酸正丁酯，然后靜置2小時(shí)。從燒杯中取出浸泡在鈦酸正丁酯中的纖維，放入含有蒸餾水的燒杯中，立刻產(chǎn)生白色沉淀，攪拌后靜置2小時(shí)，使反應(yīng)充分進(jìn)行。取出纖維，用蒸餾水洗3遍，放入烘箱干燥。在馬弗爐中500°C煅燒樣品2小時(shí)，以去除纖維，即得所要的1102微米管。
[0038]本實(shí)施例以懸鈴木果毛纖維為生物模板，其形貌如圖1所示，長(zhǎng)度約10.0mm，寬度約23.4 μπι，薄壁，截面近似圓形，纖維中空度大；對(duì)本實(shí)施例制備的1102微米管進(jìn)行了電鏡掃描，見(jiàn)圖2和3，圖2和3的電鏡圖說(shuō)明本實(shí)例制備的T12微米管保持了果毛纖維管狀的形貌，微米空心管的直徑約為25 μπι ;
[0039]圖4是T12微米管EXD圖，該圖中的結(jié)果表明制備出的T1 2微米空心管由T1、O組成；
[0040]圖5是FT-1R分析結(jié)果曲線圖；其中曲線a為未處理的懸鈴木果毛纖維的FT-1R分析結(jié)果，b為乙醇處理過(guò)的纖維FT-1R分析結(jié)果，c為煅燒前的纖維的FT-1R分析結(jié)果，d為煅燒纖維后得到的打02微米管的FT-1R分析結(jié)果；圖5的結(jié)果表明懸鈴木果球纖維上豐富的基團(tuán)對(duì)吸收鈦離子起到了重要的作用，
[0041]圖6是本實(shí)施例制備出的T12微米空心管XRD圖，圖6的結(jié)果表明所制備的樣品為銳鈦礦型的二氧化鈦。
[0042]本實(shí)施例采用纖維先吸收Ti'再與水發(fā)生水解反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)證明本發(fā)明的制備方法產(chǎn)量更高、純度高、不用調(diào)節(jié)PH且避免了傳統(tǒng)方法對(duì)溶液濃度的精確控制。
[0043]實(shí)施例2:
[0044]用去離子水和乙醇清洗懸鈴木果毛纖維，將纖維放入60°C烘箱中，烘干。用電子天平稱取0.5g纖維放入含有無(wú)水乙醇的燒杯中，浸泡I小時(shí)。取出纖