一種利用原子層沉積對微濾膜進行復合光催化劑改性的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種對微濾膜進行復合光催化劑改性的方法。
【背景技術】
[0002] 膜法水處理技術是我國水環(huán)境嚴重污染條件下，實現(xiàn)水質(zhì)高效處理的主導技術， 但膜污染導致其運行成本提高40%以上，已成為限制其快速發(fā)展的技術瓶頸。膜的光催 化改性技術，通過在膜材料上負載或嵌入光催化劑，吸收光子能量，抑制細菌等微生物的吸 附，降解膜上有機污染物，實現(xiàn)膜污染的自我清潔，有效控制膜污染。
[0003] 目前，膜的光催化改性主要采用浸沒沉淀、接枝聚合和共混改性等方法，存在催化 劑分布不均、穩(wěn)定性較差、膜孔易阻塞、光催化效率較低等缺點。原子層沉積技術，利用氣體 前驅(qū)體與基底間的化學吸附和化學反應過程，生成可用于改性的目標生成物，它以單原子 形式一層一層地沉積在基底表面，實現(xiàn)基底的表面改性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是要解決現(xiàn)有膜污染及膜光催化改性方法存在膜孔阻塞、催化劑不穩(wěn)定、 光催化效率低的技術問題，從而提供了一種利用原子層沉積對微濾膜進行復合光催化劑改 性的方法。
[0005] 本發(fā)明的第一種利用原子層沉積對微濾膜進行復合光催化劑改性的方法是按以 下步驟進行的：
[0006] 一、將原子層沉積設備的反應腔室的溫度設定為20~130°C，然后將微濾膜放入 反應腔室中進行加熱；
[0007] 二、將第一前驅(qū)體通入原子層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為 20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成后，N2吹掃0. 3~20s，然后將前驅(qū)體氧源通入原子 層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成 后，N2吹掃0. 3~20s，得到第一沉積層；
[0008] 三、將第二前驅(qū)體通入原子層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為 20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成后，N2吹掃0. 3~20s，然后將前驅(qū)體氧源通入原子 層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成 后，N2吹掃0. 3~20s，得到第二沉積層；
[0009] 四、重復步驟二和步驟三，至總沉積厚度為10~800nm，即完成利用原子層沉積對 微濾膜進行復合光催化劑改性；
[0010] 所述的第一前驅(qū)體為鈦源或鋅源，第二前驅(qū)體為鈦源或鋅源，且第一前驅(qū)體和第 二前驅(qū)體不相同。
[0011] 本發(fā)明的第二種利用原子層沉積對微濾膜進行復合光催化劑改性的方法是按以 下步驟進行的：
[0012] -、將原子層沉積設備的反應腔室的溫度設定為20~130°C，然后將微濾膜放入 反應腔室中進行加熱；
[0013] 二、將第一前驅(qū)體通入原子層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為 20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成后，N2吹掃0. 3~20s，然后將前驅(qū)體氧源通入原子 層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成 后，N2吹掃0. 3~20s，得到第一沉積層；
[0014] 三、重復步驟二，得到厚度為0. 2~400nm的第一沉積層；
[0015] 四、將第二前驅(qū)體通入原子層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為 20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成后，N2吹掃0. 3~20s，然后將前驅(qū)體氧源通入原子 層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成 后，N2吹掃0. 3~20s，得到第二沉積層；
[0016] 五、重復步驟四至總沉積厚度為10~800nm，即完成利用原子層沉積對微濾膜進 行復合光催化劑改性；
[0017] 所述的第一前驅(qū)體為鈦源或鋅源，第二前驅(qū)體為鈦源或鋅源，且第一前驅(qū)體和第 二前驅(qū)體不相同。
[0018] 本發(fā)明的第三種利用原子層沉積對微濾膜進行復合光催化劑改性的方法是按以 下步驟進行的：
[0019] -、將原子層沉積設備的反應腔室的溫度設定為20~130°C，然后將微濾膜放入 反應腔室中進行加熱；
[0020] 二、將第一前驅(qū)體通入原子層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為 20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成后，N2吹掃0. 3~20s，然后將前驅(qū)體氧源通入原子 層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成 后，N2吹掃0. 3~20s，得到第一沉積層；
[0021] 三、將第二前驅(qū)體通入原子層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為 20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成后，N2吹掃0. 3~20s，然后將前驅(qū)體氧源通入原子 層沉積設備的反應腔室中進行脈沖反應，在溫度為20~130°C下反應0. 1~60s，反應完成 后，N2吹掃0. 3~20s，得到第二沉積層；
[0022] 四、重復步驟三，得到厚度為0. 2~400nm的第二沉積層；
[0023] 五、重復步驟二，得到厚度為0. 2~400nm的第一沉積層；
[0024] 六、重復步驟四和步驟五，至總沉積厚度為10~800nm，即完成利用原子層沉積對 微濾膜進行復合光催化劑改性；
[0025] 所述的第一前驅(qū)體為鈦源或鋅源，第二前驅(qū)體為鈦源或鋅源，且第一前驅(qū)體和第 二前驅(qū)體不相同。
[0026] 本發(fā)明包括以下有益效果：
[0027] 1、本發(fā)明所述的光催化改性微濾膜，通過原子層沉積技術實現(xiàn)納米級沉積層厚度 精確控制，有效避免改性過程中膜孔阻塞的難題。
[0028] 2、本發(fā)明利用原子層沉積技術通過氣相化學吸附反應，同時在膜面和孔壁形成均 勻一致的光催化沉積層，可增大催化劑的比表面積，提高光催化效率。
[0029] 3、本光催化改性微濾膜在光照條件下表面親水性能明顯改善，改性膜較未改性膜 表面水接觸角下降20~60°，紫外光照30min后接觸角下降近50~90°。
[0030] 4、本光催化改性微濾膜降解有機污染物的性能較強，向初始濃度為0. 5mg/L的亞 甲基藍染料中加入改性膜，在20W紫外光照120min，有機污染物的去除率達90%以上，可同 時降解膜污染物及水中有機污染物，延緩膜污染的同時提高水質(zhì)。
【附圖說明】
[0031] 圖1為微濾膜光催化改性前的SEM圖片；
[0032] 圖2為試驗一微濾膜光催化改性后的SEM圖片；
[0033] 圖3為試驗一微濾膜光催化改性后的Zn元素的XPS圖譜；
[0034] 圖4為試驗一微濾膜光催化改性后的Ti元素的XPS圖譜；
[0035] 圖5為試驗一微濾膜光催化改性后的O元素的XPS圖譜；
[0036] 圖6為原膜吸附、試驗一改性膜吸附、改性膜光催化降解亞甲基藍濃度隨時間變 化曲線；其中，+為原膜吸附亞甲基藍濃度隨時間變化曲線；…為試驗一改性膜吸附 亞甲基藍濃度隨時間變化曲線；1為試驗一改性膜光催化降解亞甲基藍濃度隨時間變化 曲線；
[0037] 圖7為試驗一光催化改性微濾膜使用次數(shù)對亞甲基藍降解率的影響。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0038] 一：本實施方式的一種利用原子層沉積對微