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一種改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑制備方法

文檔序號:42028537發(fā)布日期:2025-05-30 17:14閱讀:5來源:國知局

本發(fā)明涉及功能材料制備,具體是一種改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑制備方法。


背景技術(shù):

1、含氟污染物(包括全氟辛酸、全氟辛烷磺?;衔锏?是一種由人工合成的全氟化合物,被廣泛用于半導(dǎo)體、化工、食品包裝等領(lǐng)域。由于含氟污染物多領(lǐng)域、大范圍的應(yīng)用,全球多個國家的重點(diǎn)流域和飲用水中均檢測到含氟污染物的存在。居民骨骼氟中毒、癌癥、不孕不育的發(fā)病率愈來愈高,這與有機(jī)氟化物的過量攝入存在很大的聯(lián)系。含氟污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)極為穩(wěn)定,在高溫、強(qiáng)光、生物酶等作用下不易被降解,被認(rèn)為是永久性化學(xué)物,含氟污染物的全球污染治理迫在眉睫。

2、目前降解廢水中含氟污染物的方法主要有電化學(xué)法、膜分離法、微生物法、吸附法。這些方法均存在一些技術(shù)難題:電化學(xué)法在降解過程中能耗太大、電極材料損耗高、處理成本高;膜分離法效率低、成本高、膜易受污染;微生物法作用時(shí)間長,易受溫度、營養(yǎng)成分、離子濃度等因素影響;吸附光解法被認(rèn)為是處理含氟污染物最直接有效的技術(shù),但吸附法目前常用的吸附劑鐵基復(fù)合材料、膨潤土、改性tio2存在如下需克服的技術(shù)難題:(1)鐵基復(fù)合材料和膨潤土在酸性環(huán)境下易腐蝕,其含氟污染物吸附效率與投入量成正比,大量投入會造成二次污染且不易回收;(2)改性tio2屬于無機(jī)光催化劑,相比于有機(jī)催化劑其吸收光譜窄、帶隙寬、激子產(chǎn)生和分離效率慢、易在水中發(fā)生團(tuán)聚,造成含氟污染物吸附效率低,而且使用過量會伴隨二次污染并不易回收。

3、因此,急需研發(fā)一種能有效去除含氟污染物,且可重復(fù)利用、環(huán)保的光催化劑制備方法。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑制備方法,該方法得到的光催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)含氟污染物(全氟辛酸、全氟辛烷磺酰基化合物等)的高效去除,且可重復(fù)利用,為含氟污染物的去除提供了一種真正的綠色、環(huán)保、無污染的處理方法。

2、本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:

3、本發(fā)明一種改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑制備方法,包括以下操作步驟:

4、a、將碳材粉碎至6000-8000目,得碳粉;

5、b、將步驟a的碳粉與去離子水按以下重量配比混合得到混合溶液a:碳粉10g、去離子水100ml;

6、c、將混合溶液a置于在冰浴環(huán)境中,再逐滴加入濃酸/富含氨基材料,經(jīng)機(jī)械攪拌均勻,得到混合溶液b;所述濃酸/富含氨基材料的加入量為混合溶液a重量的8~15%,所述濃酸/富含氨基材料為濃硝酸、濃硫酸、濃鹽酸或聚乙烯亞胺;

7、d、將混合溶液b放入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,用烘箱加熱24h;

8、e、將步驟d反應(yīng)后的溶液經(jīng)過濾、洗滌、干燥后得到改性碳基材料;

9、f、將有機(jī)光伏材料與氯仿按以下重量配比混合得到有機(jī)光催化劑混合溶液:有機(jī)光伏材料0.01~0.02g:氯仿10~20ml;所述有機(jī)光伏材料為ptq10:y6、ptq10:py-it、ptq10:xs6、ptq10:meic或ptq10:y6:py-it;

10、g、將步驟f得到的有機(jī)光催化劑混合溶液均勻涂覆于改性碳基材料上,所述有機(jī)光催化劑混合溶液與改性碳基材料的用量按重量比為1:5000~10000,經(jīng)60℃干燥24h后得到改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑。

11、本發(fā)明所述步驟a中,所述粉碎時(shí)將碳材放入行星球磨機(jī)中粉碎,碳材粉碎時(shí)間為10~12h。

12、本發(fā)明所述步驟c中,所述冰浴環(huán)境的水溫為2~10℃;所述機(jī)械攪拌的速率為500~800r/min,攪拌時(shí)間為30min。

13、本發(fā)明所述步驟d中,所述混合溶液b的體積占反應(yīng)釜的1/3;所述烘箱加熱的溫度為80℃。

14、本發(fā)明所述步驟e中,所述過濾是采用0.1~1μm口徑濾紙對碳基材料進(jìn)行收集;所述洗滌是采用去離子水對收集的碳基材料沖洗3~5次;所述干燥是在溫度為60℃的烘箱干燥24h。

15、本發(fā)明所述步驟f中,所述ptq10:y6、ptq10:py-it、ptq10:xs6、ptq10:meic均按重量比為1:1混合而成,所述ptq10:y6:py-it按重量比為1:1:1混合而成。

16、本發(fā)明方法具有如下有益效果:

17、(1)本發(fā)明方法得到的光催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)改性碳基材料對含氟污染物(全氟辛酸、全氟辛烷磺酰基化合物等)的有效去除,去除效果非常好,去除率可達(dá)100%,且可重復(fù)利用。

18、(2)相比無機(jī)催化劑,本發(fā)明方法得到的光催化劑在廢水凈化方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢,具有快速有效的激子解離、可調(diào)能級、寬吸收光譜和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),使其在水中可產(chǎn)生大量具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基和空穴,可徹底將含氟污染物(全氟辛酸、全氟辛烷磺酰基化合物等)快速氧化去除。

19、(3)本發(fā)明采用的基體碳材具有親水性、綠色、孔隙率高、比表面積大等諸多優(yōu)良性能,并且將有機(jī)光伏材料負(fù)載在基體材料上可重復(fù)利用,可降解,實(shí)現(xiàn)了真正的綠色友好,環(huán)境無污染。



技術(shù)特征:

1.一種改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑制備方法,其特征在于,該方法包括以下操作步驟:

2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑制備方法,其特征在于,所述步驟a中,粉碎時(shí)將碳材放入行星球磨機(jī)中粉碎,碳材粉碎時(shí)間為10~12h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑制備方法,其特征在于,步驟c中,所述冰浴環(huán)境的水溫為2~10℃;所述機(jī)械攪拌的速率為500~800r/min,攪拌時(shí)間為30min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑制備方法,其特征在于,所述步驟d中,混合溶液b的體積占反應(yīng)釜的1/3,烘箱加熱的溫度為80℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑制備方法,其特征在于,所述步驟e中,過濾是采用0.1~1μm口徑濾紙對碳基材料進(jìn)行收集;洗滌是采用去離子水對收集的碳基材料沖洗3~5次;干燥是在溫度為60℃的烘箱干燥24h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑制備方法,其特征在于,步驟f中,所述ptq10:y6、ptq10:py-it、ptq10:xs6、ptq10:meic均按重量比為1:1混合而成,所述ptq10:y6:py-it按重量比為1:1:1混合而成。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種改性碳基負(fù)載有機(jī)光伏材料除含氟污染物的光催化劑制備方法,該方法包括以下步驟:A、將粉碎后的碳材與去離子水混合;B、將混合溶液置于在冰浴環(huán)境中,再加入濃酸/富含氨基材料;C、將混合溶液放入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中加熱24h;D、再將混合溶液經(jīng)過濾、洗滌、干燥后得到改性碳基材料;E、將有機(jī)光伏材料與氯仿按一定重量配比混合得到有機(jī)光催化劑混合溶液;F、將有機(jī)光催化劑混合溶液均勻涂覆于改性碳基材料上,經(jīng)60℃干燥24?h后得到光催化劑。本發(fā)明方法得到的光催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)對含氟污染物的高效快速去除,且可重復(fù)利用,為含氟污染物的去除提供了一種真正的綠色、環(huán)保、無污染的處理方法。

技術(shù)研發(fā)人員:劉燾,楊林基,張立斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者:廣西大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/5/29
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