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一種纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料及其制備和應(yīng)用的制作方法

文檔序號:12215454閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料,其特征在于:多功能碳納米管在紡織纖維表面構(gòu)筑三維連續(xù)結(jié)構(gòu),其中多功能納米管表面負(fù)載有納米Bi12TiO20,形成纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)催化材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料,其特征在于:多功能納米管的比表面積為20~150m2/g;所述納米Bi12TiO20為單斜晶型結(jié)構(gòu),晶粒大小為15~200nm;紡織纖維為柔性紡織纖維;納米Bi12TiO20與多功能納米管的質(zhì)量比為1:5~20。

3.一種如權(quán)利要求1-2任一所述的纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料的制備方法,包括:

(1)將Bi12TiO20、穩(wěn)定劑、模板劑、多功能碳納米管加入到磷酸鹽緩沖液中,攪拌30~60min,形成懸濁液,然后堿液調(diào)節(jié)pH=5~6,180℃反應(yīng)3~5h,得到碳納米管復(fù)合Bi12TiO20;其中Bi12TiO20與多功能碳納米管的質(zhì)量比為1:5~1:20;

(2)將纖維浸漬到含有碳納米管復(fù)合Bi12TiO20和聚乙二醇2000分散液中,60-80℃反應(yīng)2-4h,烘干,水洗,重復(fù)浸漬,烘干和水洗過程3-5次,即得纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料的制備方法,其特征在于:所述步驟(1)中懸濁液中Bi12TiO20濃度為0.01~0.2mol/L;穩(wěn)定劑為乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸四鈉、葡萄糖酸鈉、丁烷四羧酸中的一種,穩(wěn)定劑濃度為0.01~0.1mol/L;模板劑為質(zhì)量比1:3的三嵌段聚醚P123和三嵌段共聚物F127的混合物;模板劑濃度為0.01~0.1mol/L。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料的制備方法,其特征在于:所述步驟(1)中磷酸鹽緩沖液由濃度0.025~0.05mol/L磷酸二氫鈉和0.05~0.1mol/L磷酸氫鈉組成;堿液為:0.5mol/L~1.5mol/L的氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料的制備方法,其特征在于:所述步驟(2)中分散液中含有0.05~0.75g/L碳納米管復(fù)合Bi12TiO20和0.025~0.375g/L聚乙二醇2000。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料的制備方法,其特征在于:所述步驟(1)中多功能碳納米管的制備方法,包括:

(a)將碳納米管CNTs加入到FeCl2溶液中,調(diào)節(jié)pH=3,然后加入H2O2,室溫超聲0.5-2h,室溫磁力攪拌6-8h,抽濾水洗到中性,抽濾,真空干燥,得產(chǎn)物a;其中碳納米管CNTs、FeCl2溶液、H2O2的比例為150~200mg:30~40mL:30~40mL;

(b)在通氮氣條件下,將產(chǎn)物a分散于溶劑中,冰水浴冷卻,0℃加入NaH,攪拌20-30min,然后逐漸升溫到85~90℃,逐滴加入1-全氟氟己基碘,超聲反應(yīng)18-24h,加水猝滅反應(yīng),洗滌、干燥,得到產(chǎn)物b;其中產(chǎn)物a、溶劑、NaH、1-全氟氟己基碘的比例為1.5~3g:100~200mL:300~522mg:2-3mL;

(c)將產(chǎn)物b分散在水中,加入NaOH,超聲分散0.5~1h,三聚氯氰分散在水中后加入反應(yīng)體系中,0~5℃攪拌反應(yīng)24-48h,離心洗滌,真空烘干,得到產(chǎn)物c;其中產(chǎn)物b、NaOH、三聚氯氰的比例為1~2g:300~438mg:1~2g;

(d)通氮氣條件下,產(chǎn)物c,三乙胺,DMF,冰水浴冷卻,0℃下逐滴加入丙烯酰氯,超聲反應(yīng)12-24h,離心洗滌,室溫真空烘干,得到產(chǎn)物d;其中產(chǎn)物c、三乙胺、DMF、丙烯酰氯的比例為1~1.5g:3~2.4mL:100~150mL:0.5~1mL;

(e)產(chǎn)物d,亞磷酸二甲酯,DMF混合,將DBU溶于溶劑中后逐滴加入反應(yīng)體系中,25℃超聲反應(yīng)24-48h,離心洗滌,室溫真空烘干,得到多功能碳納米管;其中產(chǎn)物d、亞磷酸甲酯、DBU的比例為1g、300~415mg:0.5mol。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料的制備方法,其特征在于:所述步驟(a)中FeCl2溶液的質(zhì)量百分濃度為30%。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料的制備方法,其特征在于:所述步驟(a)中碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH值。

10.一種如權(quán)利要求1-2任一所述的纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料的應(yīng)用,其特征在于:作為水處理劑的應(yīng)用,用于廢水的處理,具體為將纖維/碳納米管/Bi12TiO20三維可循環(huán)高效催化材料加入廢水中,日光光照3-8h。

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