一种涂敷于磁性微型机器人的压电光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种涂敷于磁性微型机器人的压电光催化剂的制备方法，通过溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种涂敷于磁性微型机器人的压电光催化剂的制备方法


[0001]本专利技术属于高级氧化
，尤其涉及一种涂敷于磁性微型机器人的压电光催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国工业化生产的迅速发展推动了经济的快速增长，同时也带来了严重的环境污染问题。工业废水含大量毒性较高的化学品、合成染料、药物等有机污染物，给环境治理和生态修复带来诸多挑战。即使水中含有较低浓度的有机污染物也会严重危害生态环境，仍存在使人或哺乳动物致癌、致突变、和致畸等较大风险。大多数有机污染物具有极强的化学稳定性，表现出较高的持久性，给常规的废水处理带来巨大的挑战。有机污染物已严重威胁我国居民生活、生态环境、生命健康、和经济发展。
[0003]高级氧化技术具有氧化性强、操作条件简单、易于控制等优点，可以有效降解有机污染物。通过氧化还原反应过程产生具有极强氧化性的羟基自由基，能够有效分解有机污染物，并转化为二氧化碳和水等无害物质。光催化利用光响应催化剂降解有机污染物，是一种常用的氧化技术，在环境治理与生态修复方面展现出强大的潜力。
[0004]然而，光生电子
‑
空穴对容易复合，仅有少部分能够迁移到光催化剂表面。目前以二氧化钛为代表的光催化剂，带隙较宽(～3.2eV)，仅在紫外光范围具有光电效应，很难高效利用和转化太阳能。于此同时，光催化剂存在易流失、难回收、费用高等问题，限制了该技术的应用。探索无二次污染、可回收、催化效率高、且无需光照条件的高级氧化技术，能够弥补光催化剂的不足，应用于无光照条件下的环境治理与生态修复。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种涂敷于磁性微型机器人的压电光催化剂的制备方法，旨在解决所述
技术介绍
中存在的问题。为实现所述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种涂敷于磁性微型机器人的压电光催化剂的制备方法，制作步骤如下：
[0007]S1：将Ba(CH3OO)2和CH3COOH在80℃下搅拌2h形成溶液A，将钛酸四丁酯和乙醇室温下搅拌2h形成溶液B，将A和B溶液混合在一起，并持续搅拌4h，形成Ba、Ti离子溶液；
[0008]S2：取聚乙二醇、CH3COOH和PVP分别加入到S2中的Ba、Ti离子溶液中，持续搅拌2h，形成BaTiO3溶胶；
[0009]S3：将S2中的BaTiO3溶胶持续搅拌形成BaTiO3前驱体；
[0010]S4：利用静电纺丝技术，通过调控纺丝电压制备超细BaTiO3/PVP前驱体纳米纤维；
[0011]S5：将S4中的超细BaTiO3/PVP前驱体纳米纤维通过在700℃烧结2、4、6小时后得到不同粒径BaTiO3纳米颗粒组成的纳米纤维；
[0012]S6：采用湿化学法在高压电系数BaTiO3纳米纤维外涂敷TiO2前驱体，经500℃热处理2小时后得到BaTiO3/TiO2芯壳纳米纤维，经过烧结过后TiO2晶体在高压电性BaTiO3纳米纤维表面形成壳层，同时在超声振动和紫外光辐射条件下降解有机污染物，成为压电光催
化剂。
[0013]进一步的，所述S4中，纺丝电压为0
‑
30kV。
[0014]进一步的，所述S6中超声振动的频率为：40kHz，紫外光的波长为300
‑
700nm。
[0015]本专利技术的有益效果：通过溶胶
‑
凝胶法结合静电纺丝技术制备BaTiO3纳米纤维比例，并结合压电原子力显微技术表征铁/压电性和压电系数，将TiO2前驱体溶液涂敷到高压电系数的BaTiO3纳米纤维表面，经热处理后得到芯
‑
壳结构纳米纤维。
[0016]BaTiO3/TiO2芯
‑
壳结构纳米纤维同时具有压电性能和光电效应，在超声振动和紫外光辐射条件下具有压电催化和光催化降解有机污染物的能力，在超声振动和紫外光辐射共同作用下，压电光催化协同效应能够显著提升催化降解效率。
[0017]这种压电光催化剂还可以涂敷于磁性微型机器人载体表面，实现催化降解过程的实时追踪与回收。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例提供的溶胶
‑
凝胶法结合静电纺丝技术制备BaTiO3纳米纤维反应流程示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例提供的压电原子力显微技术表征BaTiO3纳米纤维的铁/压电性能；
[0020]其中，
[0021]图2(a,d,g)分别对应烧结2/4/6小时BaTiO3纳米纤维的压电振幅；
[0022]图2(b,e,h)分别对应烧结2/4/6小时BaTiO3纳米纤维的压电相位；
[0023]图2(c,f,i)分别对应烧结2/4/6小时BaTiO3纳米纤维位移/相位
‑
电压关系图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的BaTiO3/TiO2芯壳结构纳米纤维的微观结构图；
[0025]其中，
[0026]图3(a)透射电子显微图；
[0027]图3(b)选区电子衍射图；
[0028]图3(c)高分辨显微图；
[0029]图3(d)全电子元素面扫描图；
[0030]图3(e)Ba元素面扫描图；
[0031]图3(f)Ti元素面扫描图；
[0032]图3(g)O元素面扫描图。
[0033]图4为本专利技术实施例提供的紫外
‑
可见光吸收检测有机污染物浓度；
[0034]其中，
[0035]图4(a)BaTiO3烧结2小时后的压电催化图；
[0036]图4(b)BaTiO3烧结4小时后的压电催化图；
[0037]图4(c)BaTiO3烧结6小时后的压电催化图；
[0038]图4(d)BaTiO3烧结6小时与TiO2芯壳结构纳米纤维压电催化图；
[0039]图4(e)BaTiO3烧结6小时与TiO2芯壳结构纳米纤维光催化图；
[0040]图4(f)BaTiO3烧结6小时与TiO2芯壳结构纳米纤维压电光催化图；
[0041]图5为本专利技术实施例的压电光催化效率研究结果示意图。
[0042]其中，
[0043]图5(a)催化降解速率图；
[0044]图5(b)催化剂降解浓度变化图；
[0045]图5(c)催化降解常数图；
[0046]图5(d)催化降解常数比较图。
具体实施方式
[0047]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。
[0048]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涂敷于磁性微型机器人的压电光催化剂的制备方法，其特征在于：制作步骤如下：S1：将Ba(CH3OO)2和CH3COOH在80℃下搅拌2h形成溶液A，将钛酸四丁酯和乙醇室温下搅拌2h形成溶液B，将A和B溶液混合在一起，并持续搅拌4h，形成Ba、Ti离子溶液；S2：取聚乙二醇、CH3COOH和PVP分别加入到S2中的Ba、Ti离子溶液中，持续搅拌2h，形成BaTiO3溶胶；S3：将S2中的BaTiO3溶胶持续搅拌形成BaTiO3前驱体；S4：利用静电纺丝技术，通过调控纺丝电压制备超细BaTiO3/PVP前驱体纳米纤维；S5：将S4中的超细BaTiO3/PVP前驱体纳米纤维通过在700℃烧结2、4、6小时后得到不同粒径BaTiO3纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡程志，付比，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：