基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系及制備方法，包括微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒，微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道內(nèi)壁鋪附有摻雜了可見光光催化劑Ag/AgBr的二氧化鈦凝膠膜。制備方法包括如下步驟：步驟一、二氧化鈦溶膠的制備；步驟二、將Ag/AgBr納米粉分散到二氧化鈦溶膠中；步驟三、將微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒放入步驟二中的二氧化鈦溶膠中，使二氧化鈦溶膠鋪附到孔道內(nèi)壁。該微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化反應(yīng)體系能提供高的比表面積和體積比、具有良好的光學(xué)特性，提高了光催化反應(yīng)效率。
【專利說明】基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光催化體系【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，作為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題，水污染治理已經(jīng)受到全世界范圍的重視。在可見光條件下對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行光催化降解處理已成為光催化領(lǐng)域最重要的課題之一。為了更好地利用太陽能，可見光下具有高活性光催化劑的制備一直是一個(gè)有意義的挑戰(zhàn)。貴金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振效應(yīng)使之在可見光區(qū)能夠表現(xiàn)出明顯的特征吸收，這為可見光驅(qū)動(dòng)的光催化劑的研究開辟了新的實(shí)踐空間。近年來的研究顯示:在太陽光或可見光的驅(qū)動(dòng)下，基于銀/鹵化銀(Ag/AgX，X=Cl, Br, I)的復(fù)合物對(duì)有機(jī)污染物的光降解表現(xiàn)出了優(yōu)良的催化性能，且該類催化劑具有良好的穩(wěn)定性。最近一些研究已表明，在陽光下或可見光照射有機(jī)污染物的光催化降解中，銀/鹵化銀(X=氯，溴)的光催化劑可以顯示其優(yōu)良和穩(wěn)定的光催化性能。貴金屬尤其是銀，金等在可見光區(qū)有較強(qiáng)的吸收取決于它們的表面等離子體共振吸收特點(diǎn)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，為了使染料降解過程中催化劑活性保持有效連續(xù)循環(huán)使用后無溴化銀的破壞，因而在合成和照射過程中形成的單質(zhì)Ag可以清除正空穴OO，并能捕獲電子防止溴化銀的分解。
[0003]為了克服懸浮相光催化劑易凝聚、易失活和難回收的缺點(diǎn)，人們開始研究用載體將催化劑固定制成各種形狀的反應(yīng)器。由于光催化是靠光和催化劑的結(jié)合來發(fā)揮催化作用，只有光激活的催化劑才具有催化效果，所以用于光催化的載體需要具備良好的光學(xué)特性，耐酸堿性，高機(jī)械強(qiáng)度、大的比表面積和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。在這些負(fù)載技術(shù)的研究中，一些研究小組報(bào)道了將二氧化鈦負(fù)載到光纖的表面制成反應(yīng)器進(jìn)行光催化反應(yīng)研究，TiO2具有較大的禁帶寬度(3.0-3.2eV)，該類反應(yīng)器主要利用紫外波段的光輻照來驅(qū)動(dòng)光催化反應(yīng)。事實(shí)上，太陽光中的紫外光能量僅占其總能量的4%左右，這就在能源利用上受到一定程度的限制?？紤]如何有效利用太陽光能源，設(shè)計(jì)開發(fā)新型高效且具有可見光響應(yīng)的光催化反應(yīng)體系，成為光催化領(lǐng)域的重要的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系，該體系能提供高的比表面積和體積比、具有良好的光學(xué)特性，提高了光催化反應(yīng)效率。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系，包括微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒，微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道內(nèi)壁鋪附有摻雜了可見光光催化劑Ag/AgBr的二氧化鈦凝膠膜。
[0006]進(jìn)一步地,該微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的直徑為13mm?18mm。
[0007]進(jìn)一步地,該微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道的內(nèi)徑為265μηι?275 μ m。[0008]本發(fā)明還提供了一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系的制備方法，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0009]步驟一、在室溫的條件下，將體積比為1:1的鈦酸丁酯與無水乙醇混合攪拌，并在攪拌的過程中加入濃鹽酸，得到二氧化鈦溶膠；所述濃鹽酸與鈦酸丁酯的體積比為
0.03:1 ；
[0010]步驟二、取IOml步驟一中所得的二氧化鈦溶膠，然后將0.0.25g?0.8g的Ag/AgBr納米粉加入到二氧化鈦溶膠中，磁力攪拌至形成均勻的乳濁液；
[0011]步驟三、在壓力為0.0lMPa?0.08MPa的條件下，將微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端插入步驟二中所述的乳濁液的液面下，并保持3s?6s，使Ag/AgBr-二氧化鈦溶膠在微結(jié)構(gòu)聚合物光纖二次預(yù)制棒內(nèi)壁鋪展，得修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒；
[0012]步驟四、將步驟三中所述的修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒置于干燥器中室溫下陳化12h?18h，讓后置于真空干燥箱中進(jìn)行干燥處理，其過程依次為:25 V?35°C時(shí)干燥25min ?35min，50°C?65°C時(shí)干燥 0.5h ?2h，80°C?100°C時(shí)干燥 2h ?4h。
[0013]進(jìn)一步地,該步驟二中稱取的Ag/AgBr納米粉量為0.5g。
[0014]進(jìn)一步地，該步驟三中還包括，將修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端再次插入步驟二中所述的乳濁液的液面下并保持3s?6s。
[0015]進(jìn)一步地，該步驟三中的壓力為0.05MPa。
[0016]進(jìn)一步地，該步驟四中的干燥處理過程依次為:30°C時(shí)干燥30min，60°C時(shí)干燥I小時(shí)，90°C時(shí)干燥3小時(shí)。
[0017]本發(fā)明使用的微結(jié)構(gòu)聚合物光纖(MPOF)預(yù)制棒為自制的六方排列的547孔聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)聚合物光纖二次預(yù)制棒。長度為25cm，每個(gè)孔洞的內(nèi)徑約為270 μ m。該MPOF預(yù)制棒制備通過熱擠壓和熱拉絲工藝制備得到。其制備過程為:將光學(xué)級(jí)的聚合物顆粒料干燥后，放入擠出機(jī)的進(jìn)料裝置，高溫加熱形成粘稠的流體，然后再螺桿推動(dòng)下擠入一定形狀的模具，等聚合物在模具里面成型后冷卻脫模，制得直徑70毫米有著規(guī)整孔道結(jié)構(gòu)的MPOF預(yù)制棒，然后采用熱拉伸工藝將其拉制為直徑為13mm?18mm的MPOF 二次預(yù)制棒，拉制過程為:先將MPOF預(yù)制棒懸掛于夾具中，打開步進(jìn)電機(jī)，使預(yù)制棒逐漸下降并到達(dá)加熱爐的預(yù)定位置，并開啟加熱裝置。防止預(yù)制棒內(nèi)部與外表的溫差過大，需對(duì)加熱爐的溫度進(jìn)行多次逐步升溫，使預(yù)制棒下端熔融后下落至加熱爐插板上。預(yù)制棒伸長2-3cm時(shí)調(diào)節(jié)其高度，使預(yù)制棒整體上升2-3cm。預(yù)制棒下端靠自身重力下墜至加熱爐插板15cm左右時(shí)，打開插板使錐形端部剛好可以通過，此時(shí)將低端的徑縮部分切斷并纏繞于減速器上，繼續(xù)MPOF的拉伸。MPOF在經(jīng)過測徑儀，繞過張力器后，被纏繞于收絲排線系統(tǒng)。
[0018]本發(fā)明中Ag/AgBr納米粉可以采用光致還原法制備:將AgNO3 (2.548g)溶解在27.9ml的NH4OH (25wt%NH3)中制得[Ag(NH3)2] +溶液，然后將該溶液用去離子水稀釋至75mL。NaBr溶液是通過將NaBr (1.543g)溶解在75mL的去離子水中得到。稀釋后的[Ag(NH3)2]+溶液和NaBr溶液同時(shí)逐滴加入到IOOmL的水中，用時(shí)大約6h。將所得懸浮液在室溫下繼續(xù)攪拌4h。然后將產(chǎn)物過濾，用去離子水洗滌，并在100°C的溫度下干燥6h。將AgBr粉末(0.12g)加入到甲基橙溶液中(IOmg L—1，120ml )，然后用帶有截止濾光片(λ > 400nm)的熒光燈照射。然后將包含有沉積在AgBr表面上的銀納米顆粒的樣品過濾，用去離子水洗滌，在100°c的溫度下干燥6h。
[0019]Ag/AgBr納米粉也可以采用化學(xué)還原法、離子合成法、離子交換法、氧化法或者直接沉fe法制備。
[0020]將制備好的Ag/AgBr納米粉置于氙燈或紫外燈的光照下保持一段時(shí)間。此時(shí)鹵化銀分解而產(chǎn)生了銀納米顆粒，直到鹵化銀分解達(dá)到平衡，從而獲得了穩(wěn)定的Ag/AgBr納米粉，采用該穩(wěn)定的Ag/AgBr納米粉放入二氧化鈦溶膠中，用于鋪展在聚合物光纖預(yù)制棒的孔洞內(nèi)壁。
[0021]本發(fā)明基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系及制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn):建立了以微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒為基質(zhì)用于降解染料廢水的新型的可見光光催化體系，并通過實(shí)驗(yàn)表征及實(shí)驗(yàn)條件的選擇驗(yàn)證了其光催化效果的可行性。
[0022]采用將Ag/AgBr納米粉放入二氧化鈦溶膠中，使二氧化鈦溶膠鋪附在微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒孔道內(nèi)壁，二氧化鈦溶膠起到了固定劑的作用，使Ag/AgBr納米粉更好地負(fù)載在微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒孔道內(nèi)壁，增強(qiáng)了負(fù)載牢固度，增大了催化劑的比表面積。
[0023]相比傳統(tǒng)的多數(shù)的紫外光輻照光催化體系，該反應(yīng)體系的建立不僅擴(kuò)展了光源的光譜應(yīng)用范圍，而且基于多孔道的結(jié)構(gòu)，有效地提高了光催化劑的負(fù)載表面積，從而極大地提高了光催化反應(yīng)的速率；相對(duì)于采用陶瓷材料制備的多通道光催化反應(yīng)器，它的優(yōu)勢不單在于能夠提供很高的內(nèi)表面積和體積比，由于具有縱向平行排列的較大數(shù)目的孔道，其本身也可以作為光波導(dǎo)傳播的理想介質(zhì)，并且擁有良好的光催化載體的性質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系用于光催化反應(yīng)的示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Ag/AgBr的XRD圖譜。
[0026]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Ag/AgBr和商業(yè)P_25型TiO2紫外可見吸收漫反射
-1'TfeP曰。
[0027]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3的制備的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化反應(yīng)體系對(duì)羅丹明B (RB)溶液的光催化降解速率的影響。
[0028]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制備的光催化劑，不同初始濃度的羅丹明B (RB)溶對(duì)光催化反應(yīng)體系的光催化降解速率的影響。
[0029]圖6為本發(fā)明的實(shí)施例1制備的光催化劑，不同pH值的羅丹明B (RB)溶液對(duì)光催化體系的光催化降解速率的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]—種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系，包括微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒，所述微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道內(nèi)壁鋪附有摻雜了可見光光催化劑Ag/AgBr的二氧化鈦凝膠膜。微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的直徑為15mm。微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道的內(nèi)徑為270 μ m。
[0032]—種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:[0033]步驟一、在室溫的條件下，將體積比為1:1的鈦酸丁酯與無水乙醇混合攪拌，并在攪拌的過程中加入鈦酸丁酯的體積量的0.03的濃鹽酸，得二氧化鈦溶膠；濃鹽酸的質(zhì)量濃度為36%。
[0034]步驟二、取IOml步驟一中所得的二氧化鈦溶膠,稱取0.5g的Ag/AgBr納米粉加入到二氧化鈦溶膠中，磁力攪拌至形成均勻的乳濁液；
[0035]步驟三、在壓力為0.0SMPa的條件下，將微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端插入步驟二中所述的乳濁液的液面下，并保持3s，使Ag/AgBr- 二氧化鈦溶膠在微結(jié)構(gòu)聚合物光纖二次預(yù)制棒內(nèi)壁鋪展，得修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒；將修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端第二次插入步驟二中所述的乳濁液的液面下；
[0036]步驟四、將步驟三中所述的修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒置入干燥器中室溫下陳化12h，隨后置于真空干燥箱中進(jìn)行干燥處理，其過程依次為:35°C時(shí)干燥30min，50°C時(shí)干燥2h，90°C時(shí)干燥 2h。
[0037]如圖1所不,一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系用于光催化反應(yīng)的裝置，包括一個(gè)可見光源(500W的鹵素?zé)?，Ag/AgBr-微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒，位于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒上部的進(jìn)液部分和位于下部的用于預(yù)制棒，并且每個(gè)孔洞的內(nèi)表面上都修飾了 Ag/AgBr光催化膜層。光源采用的是一個(gè)500W的鹵素?zé)?，光線垂直于反應(yīng)器的方向照射，并且光源距離Ag/AgBr-微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的距離為20cm。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行處于一個(gè)持續(xù)的循環(huán)模式下使得溶液可以多次地流經(jīng)反應(yīng)器?；诒∧げ▽?dǎo)的理論，光波在Ag/AgBr-微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒中的傳輸需滿足全反射的原理。這也就是說，波導(dǎo)層的折射率(η)必須同時(shí)高于覆蓋層(η。)和基底層(ng)的折射率，Ag/AgB-TiOj^膜層的折射率大概為1.9，則同時(shí)高于PMMA的折射率(1.49)和水溶液的折射率(1.33)。因此，這種新型的547孔MPOF 二次預(yù)制棒可以看作是一個(gè)卷曲的薄膜波導(dǎo)陣列，光波的傳輸主要集中在TiO2薄膜層。因此極大的減少了系統(tǒng)的光能損耗從而提高了反應(yīng)器的光催化效率。
[0038]考察不同pH值的羅丹明B(RB)溶液對(duì)所制得的催化劑的光催化降解速率的影響，在不同PH值下，RB濃度為10mg/L。
[0039]如圖5所示，為不同初始濃度的羅丹明B (RB)溶對(duì)光催化反應(yīng)體系的光催化降解速率的影響，橫坐標(biāo)為反應(yīng)時(shí)間，縱坐標(biāo)為反應(yīng)速率；RB溶液pH = 7。其中:從O時(shí)間點(diǎn)開始用可見光照射催化劑，O左邊的負(fù)數(shù)表示將催化劑放置在暗室中的時(shí)間。先將催化體系在黑暗的條件下放置30min。由圖5可知，由圖可知，當(dāng)RB濃度為10mg/L時(shí)光催化反應(yīng)速率最大。
[0040]如圖6所示，橫坐標(biāo)為反應(yīng)時(shí)間，縱坐標(biāo)為反應(yīng)速率；其中:從O時(shí)間點(diǎn)開始用可見光照射催化劑，O左邊的負(fù)數(shù)表示將催化劑放置在暗室中的時(shí)間。先將催化體系在黑暗的條件下放置30min。由圖6可知，光催化反應(yīng)速率隨pH值增大而減小。
[0041]實(shí)施例2
[0042]—種基 于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系，包括微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒，所述微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道內(nèi)壁鋪附有摻雜了可見光光催化劑Ag/AgBr的二氧化鈦凝膠膜。微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的直徑為13_。微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道的內(nèi)徑為265 μ m。
[0043]—種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:[0044]步驟一、在室溫的條件下，將體積比為1:1的鈦酸丁酯與無水乙醇混合攪拌，并在攪拌的過程中加入鈦酸丁酯的體積量的0.03的濃鹽酸，得二氧化鈦溶膠；濃鹽酸的質(zhì)量濃度為36% ；
[0045]步驟二、取IOml步驟一中所得的二氧化鈦溶膠,稱取0.25g的Ag/AgBr納米粉加入到二氧化鈦溶膠中，磁力攪拌至形成均勻的乳濁液；
[0046]步驟三、在壓力為0.05MPa的條件下，將微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端插入步驟二中所述的乳濁液的液面下，并保持6s，使Ag/AgBr- 二氧化鈦溶膠在微結(jié)構(gòu)聚合物光纖二次預(yù)制棒內(nèi)壁鋪展，得修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒；將修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端第二次插入步驟二中所述的乳濁液的液面下；
[0047]步驟四、將步驟三中所述的修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒置入干燥器中室溫下陳化15h，隨后置于真空干燥箱中進(jìn)行干燥處理，其過程依次為:25°C時(shí)干燥35min，65°C時(shí)干燥
0.5h，80°C 時(shí)干燥 4h。
[0048]如圖2所示，為實(shí)施例2所制備的基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系，圖中 2Θ 角為 26.84。，31.04。，44.42。，55.12。，64.56。和 73.32。處的峰對(duì)應(yīng) AgBr，
2Θ角為38.2°處的峰對(duì)應(yīng)Ag。由檢測結(jié)果知，可見光光催化體系中既有AgBr，也包含了活性成分Ag。
[0049]如圖3所示，從圖中可以看出在380 - 800nm波段的可見光區(qū)域，實(shí)施例2所制備的Ag/AgBr波長寬度和最大吸收峰的強(qiáng)度均遠(yuǎn)大于商業(yè)P-25型Ti02。
[0050]實(shí)施例3
[0051]—種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系，包括微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒，所述微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道內(nèi)壁鋪附有摻雜了可見光光催化劑Ag/AgBr的二氧化鈦凝膠膜。微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的直徑為18_。微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道的內(nèi)徑為275 μ m。
[0052]—種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0053]步驟一、在室溫的條件下，將體積比為1:1的鈦酸丁酯與無水乙醇混合攪拌，并在攪拌的過程中加入鈦酸丁酯的體積量的0.03的濃鹽酸，得二氧化鈦溶膠；濃鹽酸的質(zhì)量濃度為36%。
[0054]步驟二、取IOml步驟一中所得的二氧化鈦溶膠,稱取0.75g的Ag/AgBr納米粉加入到二氧化鈦溶膠中，磁力攪拌至形成均勻的乳濁液；
[0055]步驟三、在壓力為0.03MPa的條件下，將微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端插入步驟二中所述的乳濁液的液面下，并保持3s，使Ag/AgBr- 二氧化鈦溶膠在微結(jié)構(gòu)聚合物光纖二次預(yù)制棒內(nèi)壁鋪展，得修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒；將修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端第次插入步驟二中所述的乳濁液的液面下；
[0056]步驟四、將步驟三中所述的修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒置入干燥器中室溫下陳化18h，隨后置于真空干燥箱中進(jìn)行干燥處理，其過程依次為:30°C時(shí)干燥25min，60°C時(shí)干燥lh，100°C時(shí)干燥 2h。
[0057]如圖4所示，實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3制備的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化反應(yīng)體系對(duì)羅丹明B (RB)溶液的光催化降解速率的影響。橫坐標(biāo)為反應(yīng)時(shí)間，縱坐標(biāo)為反應(yīng)速率；其中:從O時(shí)間點(diǎn)開始用可見光照射催化劑，O左邊的負(fù)數(shù)表示將催化劑放置在暗室中的時(shí)間。
[0058]羅丹明B (RB)溶液的濃度為10mg/L，先將催化體系放在暗室中放置30min。從圖
4可知，可以看出0.75g的摻雜量相比0.50g的摻雜量，光催化反應(yīng)速率并沒有顯著的增加，同時(shí)考慮到0.75g的摻雜量的光纖預(yù)制棒反應(yīng)器的透光性不如0.50g的摻雜量的光纖預(yù)制棒反應(yīng)器，所以最終選擇0.50g Ag/AgBr作為最優(yōu)的摻雜量。
[0059]實(shí)施例4
[0060]—種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系，包括微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒，所述微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道內(nèi)壁鋪附有摻雜了可見光光催化劑Ag/AgBr的二氧化鈦凝膠膜。微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的直徑為13_。微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道的內(nèi)徑為265 μ m。
[0061]—種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0062]步驟一、在室溫的條件下，將體積比為1:1的鈦酸丁酯與無水乙醇混合攪拌，并在攪拌的過程中加入鈦酸丁酯的體積量的0.03的濃鹽酸，得二氧化鈦溶膠；濃鹽酸的質(zhì)量濃度為36% ；
[0063]步驟二、稱取0.8g的Ag/AgBr納米粉加入到步驟一中所得的IOml的二氧化鈦溶膠中，磁力攪拌至形成均勻的乳濁液；
[0064]步驟三、在壓力為0.0lMPa的條件下，將微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端插入步驟二中所述的乳濁液的液面下，并保持3s，使Ag/AgBr- 二氧化鈦溶膠在微結(jié)構(gòu)聚合物光纖二次預(yù)制棒內(nèi)壁鋪展，得修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒；將修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端第次插入步驟二中所述的乳濁液的液面下；
[0065]步驟四、將步驟三中所述的修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒置入干燥器中室溫下陳化12h，隨后置于真空干燥箱中進(jìn)行干燥處理，其過程依次為:30°C時(shí)干燥30min，60°C時(shí)干燥I小時(shí)，90°C時(shí)干燥3小時(shí)。
[0066]以有機(jī)染料(Rhodamine B, RB)為目標(biāo)降解物，研究了羅丹明B的初始濃度、Ag/AgBr負(fù)載量、及溶液pH值等因素對(duì)光降解效果的影響，對(duì)該反應(yīng)器的光催化能力進(jìn)行了有效驗(yàn)證。該Ag/AgBr — MPOF預(yù)制棒有序復(fù)合的陣列化微管不僅對(duì)Ag/AgBr納米粒子起到負(fù)載作用，還可以作為光波導(dǎo)介質(zhì)、污染物反應(yīng)流體通道。該反應(yīng)器陣列化排列的多通道的內(nèi)表面用于負(fù)載光催化劑，不僅增加了固-液接觸面積，也提高了光的吸收效率，因而提高了光催化效率。
[0067]光催化性能測試方法:
[0068]將光催化反應(yīng)器放置在暗室之中，并使一部分的羅丹明B溶液停留在TiO2-MPOF預(yù)制棒中30min，使羅丹明B溶液在催化劑的表面達(dá)到吸附/脫附平衡，達(dá)到吸附平衡。隨后將光源打開，每間隔一定的時(shí)間測定一次羅丹明B溶液的吸光度值。用紫外-可見分光光度計(jì)測量反應(yīng)液在波長λ =556nm處的吸光度，監(jiān)測羅丹明B溶液的光催化脫色反應(yīng)程度，隨著光照時(shí)間的增加，羅丹明B溶液的脫色反應(yīng)程度逐漸增加。
【權(quán)利要求】
1.一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系，其特征在于，包括微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒，所述微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道內(nèi)壁鋪附有摻雜了可見光光催化劑Ag/AgBr的二氧化鈦凝膠膜。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的直徑為13mm~18mm。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系,其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的孔道的內(nèi)徑為265 μ m~275 μ m。
4.一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、在室溫的條件下，將體積比為1:1的鈦酸丁酯與無水乙醇混合攪拌，并在攪拌的過程中加入濃鹽酸，得到二氧化鈦溶膠；所述濃鹽酸與鈦酸丁酯的體積比為0.03:1 ； 步驟二、取IOml步驟一中所得的二氧化鈦溶膠,然后將0.25g~0.8g的Ag/AgBr納米粉加入到二氧化鈦溶膠中，磁力攪拌至形成均勻的乳濁液； 步驟三、在壓力為0.01MPa~0.08MPa的條件下，將微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端插入步驟二中所述的乳濁液的液面下，并保持3s~6s，使Ag/AgBr-二氧化鈦溶膠在微結(jié)構(gòu)聚合物光纖二次預(yù)制棒內(nèi)壁鋪展，得修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒； 步驟四、將步驟三中所述的修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒置于干燥器中室溫下陳化12h~18h，讓后置于真空干燥箱中進(jìn)行干燥處理，其過程依次為:25°C~35°C時(shí)干燥25min ~35min，50°C~65°C 時(shí)干燥 0.5h ~2h，80°C~100°C 時(shí)干燥 2h ~4h。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系的制備方法，其特征在于，所述步驟二中稱取的Ag/AgBr納米粉量為0.5g。
6.按照權(quán)利要求4所述的一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系的制備方法，其特征在于，所述步驟三中還包括，將修飾好的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的一端再次插入步驟二中所述的乳濁液的液面下并保持3s~6s。
7.按照權(quán)利要求4、5或6所述的一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系的制備方法，其特征在于，所述步 驟三中的壓力為0.05MPa。
8.按照權(quán)利要求7所述的一種基于微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的可見光光催化體系的制備方法，其特征在于，所述步驟四中的干燥處理過程依次為:30°C時(shí)干燥30min，60°C時(shí)干燥I小時(shí)，90°C時(shí)干燥3小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B01J35/10GK103894234SQ201410132429
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】李冬冬, 佘江波 申請(qǐng)人:西安郵電大學(xué)