一种球型hcns@tio2光催化剂的制备方法及其在染料废水中的应用
技术领域
1.本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种球型hcns@tio2光催化剂的制备方法及其在染料废水中的应用。
背景技术：
2.近年来，由水污染带来的环境问题直接危害人类健康，特别是染料废水具有深色度、高浓度、有机物成分复杂以及难处理的特点。目前已有多种降解有机污染物的方法：电化学法、生物分解法、吸附法、物理沉降法、光催化氧化法等。经过多年研究，研究者发现吸附法与光催化氧化法相结合的途径对有机污染物的降解研究具有较大意义。
3.tio2作为一种光催化材料，具有催化效率高、化学性质稳定、对目标污染物无选择性、降解彻底、成本低、无毒性等特点，已被广泛应用于污水处理领域。但由于tio2自身具有粒径较小回收困难、电子
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空穴对复合较快等缺点。因此，本申请需要对tio2进行改性。中空碳球(hcns)由于具有较大的表面积，微孔结构，高吸附能力和高表面反应活性等优点，从而对废水中的染料具有较好的吸附作用。因此，tio2作为较好的光催化剂，而中空碳球作为良好的吸附剂，将乙酰丙酮钛作为钛源与中空碳球复合可制备hcns@tio2光催化剂。通过这种改性手段，可以很好地发挥中空碳球的吸附性能和tio2光催化的协同作用。
技术实现要素：
4.针对以上问题，本发明提供了一种球型hcns@tio2光催化剂的制备方法及其在染料废水中的应用，该催化剂原料广泛、制备工艺简单、成本低廉，催化降解效果较好，可被广泛用于降解有机染料。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种球型hcns@tio2光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
7.步骤(1)，将中空碳球和乙酰丙酮钛混合溶解于溶剂中，超声30min，得到悬浮液a；
8.步骤(2)，将步骤(1)得到的悬浮液a在45℃下搅拌24h，所得产物真空干燥，得到产物hcns@tio(acac)2；
9.步骤(3)，将步骤(2)所得的产物，进行碳化，得到hcns@tio2。
10.优选地，所述步骤(1)中，溶剂为无水乙醇。
11.优选地，所述步骤(1)中，中空碳球和乙酰丙酮钛的质量比为1:(5
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15)。
12.优选地，所述步骤(3)中，煅烧至650℃。
13.通过采用上述技术方案，使得该球型hcns@tio2光催化剂的制备工艺简便，易于调节。
14.本发明还提供了一种制备方法制备的球型hcns@tio2光催化剂在染料污水中的应用，应用于光催化降解活性红3bs。
15.优选地，将所述球型hcns@tio2光催化剂分散于含活性红3bs的溶液中，暗吸附至
吸附
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脱附平衡，再在紫外光照射条件下进行降解。
16.本发明有益效果：
17.1、本发明与商业用tio2相比，其制备得到的球型hcns@tio2光催化剂的降解效果更好。
18.2、本发明制备得到的球型hcns@tio2光催化剂在液相反应中具有良好的稳定性，能够在保持优异吸附性能的同时达到最佳的光催化活性，能高效处理活性红3bs染料废水，光催化效果显著。
19.3、本发明的制备方法简单易行、操作方便，原料来源广，适合推广应用。
附图说明
20.图1是本发明的实施例1、实施例2、实施例3和实施例4分别制得不同催化剂的降解效果图。
具体实施方式
21.下面结合附图将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1
23.步骤1、将5mg中空碳球和25mg的乙酰丙酮钛(1：5)混合分散在无水乙醇中并超声30min，得到悬浮液a。
24.步骤2、将悬浮液a在45℃下搅拌24h后进行真空干燥，得到固体。
25.步骤3、将固体进行碳化，煅烧至650℃，得到球型hcns@tio2光催化剂。
26.步骤4、取10mg球型hcns@tio2光催化剂，分散在100ml活性红3bs(20mg/l)溶液中，在黑暗中磁力搅拌30min，达到吸附
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脱附平衡，然后进行紫外光降解，每15min测试一次abs值，计算并绘制降解效果曲线，如图1所示。
27.实施例2
28.步骤1、将5mg中空碳球和50mg的乙酰丙酮钛(1：10)混合分散在无水乙醇中并超声30min，得到悬浮液a。
29.步骤2、将悬浮液a在45℃下搅拌24h后进行真空干燥，得到固体。
30.步骤3、将固体进行碳化，煅烧至650℃，得到球型hcns@tio2光催化剂。
31.步骤4、取10mg球型hcns@tio2光催化剂，分散在100ml活性红3bs(20mg/l)溶液中，在黑暗中磁力搅拌30min，达到吸附
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脱附平衡，然后进行紫外光降解，每15min测试一次abs值，计算并绘制降解效果曲线，如图1所示。
32.实施例3
33.步骤1、将5mg中空碳球和75mg的乙酰丙酮钛(1：15)混合分散在无水乙醇中并超声30min，得到悬浮液a。
34.步骤2、将悬浮液a在45℃下搅拌24h后进行真空干燥，得到固体。
35.步骤3、将固体进行碳化，煅烧至650℃，得到球型hcns@tio2光催化剂。
36.步骤4、取10mg球型hcns@tio2光催化剂，分散在100ml活性红3bs(20mg/l)溶液中，在黑暗中磁力搅拌30min，达到吸附
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脱附平衡，然后进行紫外光降解，每15min测试一次abs值，计算并绘制降解效果曲线，如图1所示。
37.实施例4
38.取10mg商业用tio2，分散在100ml活性红3bs(20mg/l)溶液中，在黑暗中磁力搅拌30min，达到吸附
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脱附平衡，然后进行紫外光降解，每15min测试一次abs值，计算并绘制降解效果曲线，如图1所示。
39.通过上述实施例1、实施例2、实施例3和实施例4可知，与商业用tio2相比，本发明制备得到的球型hcns@tio2光催化剂的降解效果更好；且本发明制备得到的球型hcns@tio2光催化剂在液相反应中具有良好的稳定性，能够在保持优异吸附性能的同时达到最佳的光催化活性，能高效处理活性红3bs染料废水，光催化效果显著；同时本发明的制备方法简单易行、操作方便，原料来源广，适合推广应用。
40.以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
技术特征：
1.一种球型hcns@tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)，将中空碳球和乙酰丙酮钛混合溶解于溶剂中，超声30min，得到悬浮液a；步骤(2)，将步骤(1)得到的悬浮液a在45℃下搅拌24h，所得产物真空干燥，得到产物hcns@tio(acac)2；步骤(3)，将步骤(2)所得的产物，进行碳化，得到hcns@tio2。2.根据权利要求1所述的一种球型hcns@tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，溶剂为无水乙醇。3.根据权利要求1所述的一种球型hcns@tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，中空碳球和乙酰丙酮钛的质量比为1:(5
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15)。4.根据权利要求1所述的一种球型hcns@tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，煅烧至650℃。5.一种根据权利要求1所述的制备方法制备的球型hcns@tio2光催化剂在染料污水中的应用，其特征在于：应用于光催化降解活性红3bs。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：将所述球型hcns@tio2光催化剂分散于含活性红3bs的溶液中，暗吸附至吸附
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脱附平衡，再在紫外光照射条件下进行降解。
技术总结
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种球型HCNs@TiO2光催化剂的制备方法及其在染料废水中的应用，包括以下步骤：步骤(1)，将中空碳球(HCNs)和乙酰丙酮钛(Tio(acac)2)混合溶解于溶剂中，超声30min，得到悬浮液A；步骤(2)，将步骤(1)得到的悬浮液A在45℃下搅拌24h，所得产物真空干燥，得到产物HCNs@Tio(acac)2；步骤(3)，将步骤(2)所得的产物，进行碳化，得到HCNs@TiO2。本发明与商业用TiO2相比，其制备得到的球型HCNs@TiO2光催化剂的降解效果更好；本发明的球型HCNs@TiO2光催化剂在液相反应中具有良好的稳定性，能够在保持优异吸附性能的同时达到最佳的光催化活性，能高效处理活性红3BS染料废水，光催化效果显著；本发明的制备方法简单易行、操作方便，原料来源广，适合推广应用。适合推广应用。适合推广应用。
技术研发人员：高晓红 楼婷飞 刘杰 张雪婷 李奇
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：2021.09.27
技术公布日：2021/12/3
再多了解一些
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