CN109078630A - 一种复合光催化剂及其制备方法和用途 - Google Patents

一种复合光催化剂及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种复合光催化剂及其制备方法和用途，所述复合光催化剂包括溶剂以及分散在溶剂中的纳米二氧化钛、碳材料和纳米纤维素，纳米纤维素和纳米二氧化钛穿插在碳材料之间。所述制备方法包括：(1)将碳材料分散液与纳米二氧化钛分散液混合，得到混合液；(2)将混合液与纳米纤维素溶液混合，得到所述复合光催化剂。所述复合光催化剂的光催化效果好，制备方法简单，可广泛应用于环境修复领域。

Description

一种复合光催化剂及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于催化剂技术领域，涉及一种复合光催化剂及其制备方法和用途，尤其涉及一种二氧化钛/碳材料/纤维素复合光催化剂及其制备方法和用途。
背景技术
近年来，随着工业化的不断推进，环境污染已成为人类社会面临的亟待解决的重大问题。在众多治理环境污染的材料中，TiO2因其化学稳定性好、无毒、价格低廉、光催化活性高等优点已成为一种理想的光催化剂并受到人们的广泛关注及研究。但是，TiO2还存在着量子效率低、太阳能利用率低、粒子小且易团聚、分离回收困难等关键技术难题，极大地制约着它在工业上的广泛应用。
石墨烯材料作为一种新型碳材料，具有独特的二维平面结构、大的比表面积、优良的力学、热学、光学和电学性能。将石墨烯与TiO2复合，不仅可以加快电子的传输速率，抑制光生电子-空穴对的复合，而且还能够发挥光敏化剂的作用，扩大光吸收范围至可见光区域，从而大大提高TiO2的光催化性能。
CN 102423702A公开了一种氧化石墨烯/二氧化钛复合光催化材料及其制备方法，首先将GO配制成水溶液，将聚乙二醇、冰醋酸、钛酸四丁酯加入到乙醇中配成混合液，然后将GO溶液加入到上述混合液中，室温下搅拌形成氧化石墨烯/二氧化钛混合溶液，最后经过干燥、煅烧等后处理过程获得产品；CN 107497471A公开了一种光催化剂的制备方法及其还原含铬废水的应用，将钛酸四丁酯与氧化石墨烯进行溶剂热反应，然后清洗、干燥获得复合材料。采用钛酸四丁酯作为钛源，其水解过程中产生的中间产物与GO作用后会降低GO与TiO2的接触机会；分散在GO片上的TiO2粒子易于团聚，且没有固定的形貌；实验过程繁琐，反应时间太长；干燥和煅烧等后处理步骤不易于大规模生产；催化剂粉末分离回收困难。
基于上述问题，寻找一种比表面积大且又能与TiO2粒子牢固结合的高效负载材料迫在眉睫。
纳米纤维素利用来源广泛且可再生的生物质资源作为原材料，通过机械加工制备所得，具有无可比拟的资源优势。
CN 103172897A公开了一种纳米纤维负载纳米二氧化钛介孔材料的制备方法，采用大比表面积、高长径比的生物质纤维素纳米纤丝负载纳米二氧化钛微粒，通过溶胶凝胶反应，借助氢键将纳米二氧化钛接枝与纳米纤维表面，获得了力学性能好，负载效果好，比表面积大的介孔复合气凝胶材料，但是其催化性能差；CN 106732813A公开了一种GO包覆中空TiO2球负载纳米纤维素的制备方法，首先通过溶剂热反应制得中空TiO2粉末，以脱脂棉为原料制得纤维素溶液，然后将中空TiO2粉末和GO加入到纤维素溶液中混合，通过溶剂热反应及离心、洗涤、干燥和煅烧等一系列后处理步骤获得GO包覆中空TiO2球负载纳米纤维素。但是，溶剂热反应易造成TiO2粒子团聚，且包覆过程复杂，后处理步骤繁琐，不易于工业化生产。
CN 105251453A公开了一种石墨烯/纤维素/二氧化钛纳米复合材料的制备方法及其应用，先利用改进Hummers法制得氧化石墨，经超声得到氧化石墨烯，再将氧化石墨烯用硼氢化钠还原为石墨烯；最后将纤维素、二氧化钛、表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和石墨烯混合均匀后制得石墨烯/纤维素/二氧化钛复合材料。但是，该材料为粉末状，且主要是用于吸附材料，并没有用于光催化材料，其制备方法复杂，采用二氧化钛粉末作为原料，分散性较差。
因此，本领域急需一种制备方法简单，应用方便，催化效果好的光催化剂。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合光催化剂及其制备方法和用途，所述复合光催化剂为分散液，光催化效果好，制备方法简单，可广泛应用于环境修复领域。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种复合光催化剂，所述复合光催化剂包括溶剂以及分散在溶剂中的纳米二氧化钛、碳材料和纳米纤维素，纳米纤维素和纳米二氧化钛穿插在碳材料之间。
在本发明的复合光催化剂中，所述溶剂包括水。所述复合光催化剂的溶剂还可以是其它的物质，但是最优选为水。
优选地，所述纳米二氧化钛的浓度为1wt％-15wt％，比如1wt％、5wt％、7wt％、10wt％或15wt％等，进一步优选为5wt％-10wt％。
优选地，所述纳米二氧化钛的粒径为50nm以下，比如10nm、20nm、30nm、40nm或50nm等。
作为优选，所述纳米二氧化钛选自改性的纳米二氧化钛，改性后的纳米二氧化钛可见光响应性更强，更适宜用作光催化剂。
所述二氧化钛的改性可以是现有技术中已经公开的所有的改性处理，优选地，所述改性的纳米二氧化钛选自金属和/或非金属掺杂的纳米二氧化钛。
优选地，所述金属掺杂的二氧化钛选自银掺杂纳米二氧化钛、铁掺杂纳米二氧化钛或锌掺杂纳米二氧化钛中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如银掺杂纳米二氧化钛与铁掺杂纳米二氧化钛，银掺杂纳米二氧化钛、铁掺杂纳米二氧化钛与锌掺杂纳米二氧化钛。
优选地，所述非金属掺杂的二氧化钛选自氮掺杂纳米二氧化钛、硫掺杂纳米二氧化钛或氟掺杂纳米二氧化钛中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如氮掺杂纳米二氧化钛与硫掺杂纳米二氧化钛，氮掺杂纳米二氧化钛、硫掺杂纳米二氧化钛与氟掺杂纳米二氧化钛。
本发明中的纳米二氧化钛，尤其是改性的二氧化钛，其晶格内的缺陷密度大，载流子的浓度大，具有较多的光生电子与空穴数量，捕获水、氧气与有机物等物质的能力强，吸收紫外线、光催化杀菌以及分解有机物的性能优异。
优选地，所述复合光催化剂中还含有辅助光催化剂，进一步优选，所述辅助光催化剂包括无机纳米粒子和/或半导体氧化物。所述辅助光催化剂用于进一步提高复合光催化剂的光催化效果。
优选地，所述无机纳米粒子为无机纳米粒子如金粒子、铂粒子或铑粒子中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如金粒子与铂粒子，金粒子、铂粒子与铑粒子。
优选地，所述半导体氧化物为氧化锌、氧化铁、氧化铬、氧化镉、硫化镉、二氧化锆、氧化铝或氧化锡中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如氧化锌与氧化铁，氧化锌、氧化铁与氧化锡，氧化锌与氧化铝。
在本发明的复合光催化剂中，所述碳材料的质量为纳米二氧化钛质量的0.25wt％-10wt％，比如0.25wt％、0.50wt％、0.75wt％、1.00wt％、3.00wt％、5.00wt％、7.00wt％、9.00wt％或10wt％等，优选为1wt％-5wt％。
优选地，所述碳材料包括石墨烯材料、碳纳米管、炭黑或活性炭中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如石墨烯材料与碳纳米管，石墨烯材料、炭黑与活性炭，石墨烯材料、碳纳米管、炭黑与活性炭，优选石墨烯材料。
优选地，所述石墨烯材料选自单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯、改性石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、生物质石墨烯或石墨烯衍生物中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如单层石墨烯与双层石墨烯，双层石墨烯、多层石墨烯与改性石墨烯，多层石墨烯、改性石墨烯、氧化石墨烯与还原氧化石墨烯，单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯、改性石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、生物质石墨烯与石墨烯衍生物。
优选地，所述石墨烯材料的厚度为10nm以下，比如1nm、3nm、5nm、7nm、9nm或10nm等。
优选地，所述石墨烯材料选自剥离石墨烯材料。
优选地，所述石墨烯材料的电导率大于2000S/m，例如，2500S/m、4000S/m、5500S/m、6000S/m或7000S/m等，优选大于3000S/m，进一步优选大于5000S/m。
石墨烯与二氧化钛复合，不仅可以加快电子的传输速率，抑制光生电子-空穴对的复合，而且还能够发挥光敏化剂的作用，扩大光吸收范围至可见光区域，从而大大提高二氧化钛的光催化性能。
在本发明的复合光催化剂中，所述纳米纤维素的浓度为0.1wt％-1.0wt％，比如0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.7wt％、0.9wt％或1.0wt％等，优选为0.3wt％-0.7wt％。
优选地，所述纳米纤维素的直径为2nm-50nm，比如2nm、5nm、7nm、10nm、20nm、30nm、40nm或50nm等，长径比200以上，比如200、250、300、350、400或500等。
优选地，所述纳米纤维素以纤维素纤维或纤维素为原料，通过化学机械力的方法制备得到。
优选地，所述纤维素纤维包括苎麻纤维、棉花纤维、竹粉纤维、粘胶纤维、Tencel纤维、Lyocell纤维或Modal纤维中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如苎麻纤维与棉花纤维，苎麻纤维、棉花纤维与竹粉纤维，苎麻纤维、棉花纤维、Tencel纤维与Modal纤维，苎麻纤维、粘胶纤维、Tencel纤维、Lyocell纤维与Modal纤维。
优选地，所述纤维素包括糠醛渣、漂白木浆、漂白草浆、棉浆、溶解浆、二次纤维、未漂木浆、未漂草浆或秸秆中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如糠醛渣与漂白木浆，糠醛渣、漂白木浆与漂白草浆，漂白木浆、漂白草浆、棉浆、溶解浆与二次纤维，糠醛渣、漂白草浆、棉浆、溶解浆、二次纤维与秸秆。
在本发明的复合光催化剂中，所述复合光催化剂还包括第一分散剂与第二分散剂。
优选地，所述碳材料与第一分散剂的质量比为1:(0.01-3)，比如1:0.01、1:0.05、1:0.1、1:0.3、1:0.7、1:1、1:1.2、1:2或1:3等。
优选地，所述第一分散剂选自无机分散剂、水溶性有机小分子分散剂或高分子分散剂中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如无机分散剂与水溶性有机小分子分散剂，水溶性有机小分子分散剂与高分子分散剂，无机分散剂、水溶性有机小分子分散剂与高分子分散剂。
优选地，所述第二分散剂包括无机分散剂。
优选地，所述第二分散剂的加入量为纳米二氧化钛质量的0.2wt％-1.0wt％，比如0.2wt％、0.4wt％、0.6wt％、0.8wt％或1.0wt％等，进一步优选为0.4wt％-0.6wt％。
优选地，所述无机分散剂优选为六偏磷酸钠和/或焦磷酸钠。
优选地，所述水溶性有机小分子分散剂选自十二烷基苯磺酸钠和/或羧甲基纤维素。
优选地，所述高分子分散剂选自聚丙烯酸钠盐、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如聚丙烯酸钠盐与聚乙烯醇，聚丙烯酸钠盐与聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酸钠盐、聚乙烯醇与聚乙烯吡咯烷酮。
使用所述第一分散剂的目的是为了提高碳材料的亲水性能，以便碳材料与纳米二氧化钛粒子结合的更加牢靠。
使用所述第二分散剂是为了提高纳米二氧化钛粒子的分散性和稳定性，增大纳米二氧化钛粒子的比表面积，从而能够提高光催化活性。
在本发明的复合光催化剂中，所述复合光催化剂还包括用于增强碳材料和纳米二氧化钛之间化学作用力的交联剂。
优选地，所述交联剂的质量为纳米二氧化钛质量的3wt％-10wt％，比如3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、8wt％或10wt％等，进一步优选为5wt％-8wt％。
优选地，所述交联剂选自含有胺基的有机交联剂，优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙二胺、丙二胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如γ-氨丙基三乙氧基硅烷与乙二胺，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙二胺与丙二胺，乙二胺、丙二胺、二乙醇胺与三乙醇胺。
本发明中的交联剂能够增强石墨烯类材料与纳米二氧化钛之间的化学作用力，促进导电网络的形成。
另一方面，本发明提供了如上所述复合光催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将碳材料分散液与纳米二氧化钛分散液混合，得到混合液；
(2)将混合液与纳米纤维素溶液混合，得到所述复合光催化剂。
所述制备方法简单，绿色环保，且最终产品为分散液，不受限于离心、洗涤、干燥和煅烧等后处理步骤，利于工业化生产；直接使用纳米TiO2作为纳米光催化剂，避免了其它组分在使用钛源制备TiO2的过程中会参与到副反应中去。
在本发明所述复合光催化剂的制备方法中，步骤(1)中所述碳材料分散液通过如下方法制备得到：将碳材料分散于含有第一分散剂的水溶液中，得到碳材料的水分散液。
优选地，所述分散包括依次进行的搅拌，超声和高压均质处理。
优选地，所述高压均质处理包括3-7次处理循环，如3次、4次、5次、6次或7次等，优选为3次。高压均质处理循环的次数过多，虽然粒子的粒径会变小，但溶液的粘稠度会变高，反而会导致粒子团聚的程度加深。因此，优选为3-7次。
优选地，所述碳材料与第一分散剂的质量比为1:(0.01-3)，比如1:0.01、1:0.05、1:0.1、1:0.3、1:0.7、1:1、1:1.2、1:2或1:3等。
优选地，所述第一分散剂选自无机分散剂、水溶性有机小分子分散剂或高分子分散剂中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如无机分散剂与水溶性有机小分子分散剂，水溶性有机小分子分散剂与高分子分散剂，无机分散剂、水溶性有机小分子分散剂与高分子分散剂。
优选地，所述无机分散剂选自六偏磷酸钠和/或焦磷酸钠。
优选地，所述水溶性有机小分子分散剂选自十二烷基苯磺酸钠和/或羧甲基纤维素。
优选地，所述高分子分散剂选自聚丙烯酸钠盐、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合如聚丙烯酸钠盐与聚乙烯醇，聚丙烯酸钠盐与聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酸钠盐、聚乙烯醇与聚乙烯吡咯烷酮。
优选地，所述搅拌混合在温度为15℃-35℃条件下进行，比如15℃、20℃、25℃、30℃或35℃等。
优选地，步骤(1)所述纳米二氧化钛分散液通过如下方法制备得到：将纳米二氧化钛分散于水溶液中，得到纳米二氧化钛分散液。
优选地，所述分散包括依次进行超声和高压均质机处理。
优选地，所述纳米二氧化钛分散液中溶质的浓度为5wt％-20wt％，比如5wt％、10wt％、15wt％或20wt％等。
优选地，所述纳米二氧化钛分散液中还含有第二分散剂。
优选地，所述第二分散剂的加入量为纳米二氧化钛质量的0.2wt％-1.0wt％，比如0.2wt％、0.4wt％、0.6wt％、0.8wt％或1.0wt％等，进一步优选为0.4wt％-0.6wt％。
优选地，所述第二分散剂选自无机分散剂，更优选为六偏磷酸钠和/或焦磷酸钠。
优选地，步骤(1)将碳材料分散液加入到纳米二氧化钛分散液中得到混合液。
优选地，步骤(1)所述混合包括依次进行的搅拌，超声和高压均质处理；
优选地，所述高压均质处理包括3-7次处理循环，如3次、4次、5次、6次或7次等，优选为3次。
优选地，步骤(2)所述纳米纤维素溶液的浓度为1wt％-3wt％，比如1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％或3wt％等。
优选地，步骤(2)所述混合包括依次进行的搅拌，超声和球磨处理。
优选地，所述球磨处理的时间为2h-5h，比如2h、3h、4h或5h等。
作为本发明的优选技术方案，本发明提供了如上所述复合光催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤。
(1)将碳材料加入到含有第一分散剂的水溶液中，在15℃-35℃条件下搅拌混合，之后依次进行超声和高压均质处理，得到碳材料分散液，其中，碳材料与第一分散剂的质量比为1:(0.01-3)；
将纳米二氧化钛分散在水溶液中，在15℃-35℃条件下搅拌混合，之后依次进行超声和高压均质机处理，得到浓度为5wt％-20wt％的纳米二氧化钛分散液；
将碳材料分散液加入到纳米二氧化钛分散液混合中，依次进行搅拌，超声和高压均质处理，得到混合液，其中，所述碳材料的质量为纳米二氧化钛质量的0.25wt％-10wt％；
(2)将混合液与浓度为1wt％-3wt％的纳米纤维素溶液搅拌混合，之后进行超声和高球磨处理，得到所述复合光催化剂。
另一方面，本申请还提供了如上所述的复合光催化剂的用途。本发明的复合光催化剂可用于工厂VOC的降解、室内空气净化、水性涂料或自清洁材料。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的复合光催化剂中纳米二氧化钛粒子和纳米纤维素穿插在碳材料之间，构成了微/纳米粗糙结构，可以增强催化剂分散液在基体表面的粘附力；碳材料作为导电骨架，可以快速的传输光生电子，抑制电子-空穴对的复合，进而提高TiO2的光催化活性；纳米纤维素作为整个复合材料的骨架支撑，不仅能够借助氢键与TiO2粒子充分作用，提高其分散性，解决其粒径小易团聚的缺陷，还能够借助自身的三维网络结构有效的防止碳材料的堆积，增大其与TiO2的接触面积，加快电子传输，进而增强TiO2的光催化效果，结果显示，与纯TiO2相比，复合光催化剂的光催化活性提高约50％。
本发明提供的复合光催化剂易于成膜，可在玻璃或塑料等基底上一步成膜，待充分干燥后不易擦拭除去，可直接用作光触媒涂层，解决了光催化剂粉体不易分离回收的技术难题。
本发明提供的复合光催化剂中的交联剂能够提高碳材料与TiO2之间的化学键合作用。
本发明提供的复合光催化剂的制备方法简单、绿色环保，且最终产品为分散液，不受限于离心、洗涤、干燥和煅烧等后处理步骤，利于工业化生产；直接使用纳米TiO2作为纳米光催化剂，避免了使用钛源制备TiO2的过程中其它杂质的生成。
本发明提供的复合光催化剂不仅可以用于空气净化和水的净化等环境修复领域，还可以直接喷涂在不同物体的表面用作功能涂料，比如抗老化材料、自清洁材料等；纳米纤维素表面富含大量的羟基，具有强亲水性及优异的成膜性能，利于产品用作功能涂层。
附图说明：
图1为实施例4所制备的复合光催化剂处理含亚甲基蓝水溶液的紫外-可见光吸收光谱表征图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种复合光催化剂，包括：
所述的复合光催化剂的制备方法包括如下步骤：
将1.5g的十二烷基苯磺酸钠和0.25g的六偏磷酸钠分别加入到50g剥离石墨烯的水分散液和500g纳米二氧化钛的水溶液中，经过搅拌、超声和高压均质机处理后，分别得到石墨烯水分散液A和TiO2的预分散液B；然后将分散液A缓慢的加入到分散液B中，经过搅拌、超声和高压均质机处理后得到混合分散液C；最后加入已称量好的250g 2wt％的纳米纤维素水溶液，定容1kg，室温下经过搅拌、超声和球磨处理，最终得到灰白色的均一的TiO2/石墨烯/纳米纤维素三元复合催化剂的水分散液。
实施例2
一种复合光催化剂，包括：
所述的复合光催化剂的制备方法包括如下步骤：
将0.5g的聚乙烯吡咯烷酮和0.25g的六偏磷酸钠分别加入到50g剥离石墨烯的水分散液和500g纳米二氧化钛的水溶液中，经过搅拌、超声和高压均质机处理后，分别得到石墨烯水分散液A和TiO2的预分散液B；然后将分散液A缓慢的加入到分散液B中，经过搅拌、超声和高压均质机处理后得到混合分散液C；最后加入已称量好的250g 2wt％的纳米纤维素水溶液，定容1kg，室温下经过搅拌、超声和球磨处理，最终得到灰白色的均一的TiO2/石墨烯/纳米纤维素三元复合催化剂的水分散液。
实施例3
一种复合光催化剂，包括：
所述的复合光催化剂的制备方法包括如下步骤：
将0.83g的聚乙烯吡咯烷酮和0.5g的六偏磷酸钠分别加入到83g剥离石墨烯的水分散液和334g纳米二氧化钛的水溶液中，经过搅拌、超声和高压均质机处理后，分别得到石墨烯水分散液A和TiO2的预分散液B；然后将分散液A缓慢的加入到分散液B中，经过搅拌、超声和高压均质机处理后得到混合分散液C；最后加入已称量好的400g 2.5wt％的纳米纤维素水溶液，定容1kg，室温下经过搅拌、超声和球磨处理，最终得到灰白色的均一的TiO2/石墨烯/纳米纤维素三元复合催化剂的水分散液。
实施例4
一种复合光催化剂，包括：
所述的复合光催化剂的制备方法包括如下步骤：
将1.67g的聚乙烯吡咯烷酮和1g的六偏磷酸钠分别加入到167g剥离石墨烯的水分散液和500g纳米二氧化钛的水溶液中，经过搅拌、超声和高压均质机处理后，分别得到石墨烯水分散液A和TiO2的预分散液B；然后将分散液A缓慢的加入到分散液B中，经过搅拌、超声和高压均质机处理后得到混合分散液C；最后加入已称量好的200g 2.5wt％的纳米纤维素水溶液，定容1kg，室温下经过搅拌、超声和球磨处理，最终得到灰白色的均一的TiO2/石墨烯/纳米纤维素三元复合催化剂的水分散液。
实施例5
一种复合光催化剂，包括：
其中银掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为50nm；以苎麻纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为2nm，长径比平均值为200。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将50g含有5g导电率高于2000S/m的双层石墨烯的溶液缓慢加入到334g质量分数15wt％的银掺杂纳米二氧化钛水溶液中，其中银掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为50nm，35℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合溶液。
(2)将称量好的400g质量分数为2.5wt％的以苎麻纤维为原料的纳米纤维素水溶液缓慢加入到混合溶液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为2nm，长径比平均值为200，将混合后的溶液定容至1kg，室温下依次进行搅拌、超声和2小时的球磨处理，得到二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水溶液。
实施例6
一种复合光催化剂，包括：
其中铁掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为50nm；以棉花纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为10nm，长径比平均值为250。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将50g含有0.375g导电率高于3000S/m的多层石墨烯的溶液缓慢加入到750g质量分数20wt％的铁掺杂纳米二氧化钛水溶液中，其中铁掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为50nm，15℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合溶液。
(2)将称量好的100g质量分数为1wt％的以棉花纤维为原料的纳米纤维素水溶液缓慢加入到混合溶液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为10nm，长径比平均值为250，将混合后的溶液定容至1kg，室温下依次进行搅拌、超声和5小时的球磨处理，得到二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水溶液。
实施例7
一种复合光催化剂，包括：
其中氮掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为40nm；以糠醛渣为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为20nm，长径比平均值为300。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将50g含有5.0g导电率高于5000S/m的改性石墨烯的溶液缓慢加入到667g质量分数15wt％的氮掺杂纳米二氧化钛水溶液中，其中氮掺杂纳米二氧化钛粒子的平均直径为40nm，20℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合溶液。
(2)将称量好的200g质量分数为1.5wt％的以糠醛渣为原料的纳米纤维素水溶液缓慢加入到混合溶液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为20nm，长径比平均值为300，将混合后的溶液定容至1kg，室温下依次进行搅拌、超声和4小时的球磨处理，得到二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水溶液。
实施例8
一种复合光催化剂，包括：
其中氮掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为40nm；以糠醛渣为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为20nm，长径比平均值为300。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20g含有0.5g导电率高于5000S/m的改性石墨烯的溶液缓慢加入到500g质量分数10wt％的氮掺杂纳米二氧化钛水溶液中，其中氮掺杂纳米二氧化钛粒子的平均直径为40nm，20℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合溶液。
(2)将称量好的280g质量分数为2.5wt％的以糠醛渣为原料的纳米纤维素水溶液缓慢加入到混合溶液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为20nm，长径比平均值为300，将混合后的溶液定容至1kg，室温下依次进行搅拌、超声和4小时的球磨处理，得到二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水溶液。
实施例9
一种复合光催化剂，包括：
其中硫掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为35nm；以漂白木浆为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为25nm，长径比平均值为200。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将67g含有0.02g氧化石墨烯与0.08g多层石墨烯的导电率高于6000S/m的溶液缓慢加入到200g质量分数5wt％的硫掺杂纳米二氧化钛水溶液中，其中硫掺杂纳米二氧化钛的平均粒径为30nm，30℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合溶液。
(2)将称量好的233g质量分数为3wt％的以漂白木浆为原料的纳米纤维素水溶液缓慢加入到混合溶液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为25nm，长径比平均值为200，将混合后的溶液定容至1kg，室温下依次进行搅拌、超声和3小时的球磨处理，得到二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水溶液。
实施例10
一种复合光催化剂，包括：
其中银掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为30nm；以竹粉纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为30nm，长径比平均值为400。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.01g的六偏磷酸钠加入到50g含有1g导电率高于2000S/m的碳纳米管的水分散液中，在15℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到碳材料水分散液；
(2)将0.02g的焦磷酸钠加入到200g质量分数5wt％的银掺杂纳米二氧化钛水溶液中，其中银掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为30nm，在15℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到纳米二氧化钛分散液；
(3)将碳材料水分散液缓慢加入到纳米二氧化钛分散液中，15℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的100g质量分数为1wt％的以竹粉纤维为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为30nm，长径比平均值为400，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和5小时的球磨处理，得到均一的二氧化钛/碳纳米管/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
实施例11
一种复合光催化剂，包括：
其中锌掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为25nm，以Tencel纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为35nm，长径比平均值为300。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.125g的十二烷基硫酸钠加入到67g含有0.5g炭黑和2.0g单层石墨烯的导电率高于3000S/m的水分散液中，在35℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到碳材料水分散液；
(2)将0.2g的六偏磷酸钠加入到500g质量分数10wt％的锌掺杂纳米二氧化钛水溶液中，其中锌掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为25nm，在35℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到纳米二氧化钛分散液；
(3)将碳材料水分散液缓慢加入到纳米二氧化钛分散液中，35℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的233g质量分数为3wt％的以Tencel纤维为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为35nm，长径比平均值为300，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和2小时的球磨处理，得到均一的二氧化钛/炭黑/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
实施例12
一种复合光催化剂，包括：
其中氮掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为20nm，以棉浆为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为40nm，长径比平均值为250。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将2.0g的聚丙烯酸钠盐加入到33g含有0.1g活性炭和0.9g双层石墨烯的导电率高于5000S/m的水分散液中，在20℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到碳材料水分散液；
(2)将0.1g的六偏磷酸钠加入到200g质量分数5wt％的氮掺杂纳米二氧化钛水溶液中，其中氮掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为20nm，在20℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到纳米二氧化钛分散液；
(3)将碳材料水分散液缓慢加入到纳米二氧化钛分散液中，20℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的667g质量分数为1.5wt％的以棉浆为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为40nm，长径比平均值为250，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和4小时的球磨处理，得到灰白色的均一的二氧化钛/活性炭/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
实施例13
一种复合光催化剂，包括：
其中硫掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为15nm，以二次纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为45nm，长径比平均值为200。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将5.0g的聚丙烯酸钠盐与十二烷基硫酸钠盐的混合物加入到50g含有5.0g导电率高于6000S/m的生物质石墨烯的水分散液中，在30℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到碳材料水分散液；
(2)将0.6g的焦磷酸钠加入到500g质量分数20wt％的硫掺杂纳米二氧化钛水溶液中，其中硫掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为15nm，在30℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到纳米二氧化钛分散液；
(3)将碳材料水分散液缓慢加入到纳米二氧化钛分散液中，30℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的120g质量分数为2.5wt％的以二次纤维为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为45nm，长径比平均值为200，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和3小时的球磨处理，得到灰白色的均一的二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
实施例14
一种复合光催化剂，包括：
其中银掺杂纳米二氧化钛粒子与铁掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为10nm，以二次纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为50nm，长径比平均值为200。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1.125g的聚乙烯醇加入到33g含有0.375g导电率高于6000S/m的还原氧化石墨烯的水分散液中，在25℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到碳材料分散液；
(2)将0.6g的焦磷酸钠加入到750g质量分数20wt％的银掺杂纳米二氧化钛与铁掺杂纳米二氧化钛的混合水溶液中，其中银掺杂纳米二氧化钛与铁掺杂纳米二氧化钛的平均粒径为10nm，在25℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到纳米二氧化钛分散液；
(3)将碳材料分散液缓慢加入到纳米二氧化钛分散液中，25℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的67g质量分数为1.5wt％的以粘胶纤维为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素平均直径为50nm，长径比平均值为200，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和3小时的球磨处理，得到灰白色的均一的二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
实施例15
一种复合光催化剂，包括：
其中氮掺杂纳米二氧化钛粒子与氟掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为20nm，以秸秆为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为5nm，长径比平均值为500。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.6g的聚乙烯吡咯烷酮加入到100g含有5g导电率高于5000S/m的碳纳米管的水分散液中，在25℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到碳材料分散液；
(2)将0.2g的六偏磷酸钠与焦磷酸钠的混合物加入到250g质量分数20wt％的氮掺杂纳米二氧化钛与氟掺杂纳米二氧化钛的混合水溶液中，其中氮掺杂纳米二氧化钛颗粒与氟掺杂纳米二氧化钛颗粒的平均粒径为20nm，在25℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到纳米二氧化钛分散液；
(3)将碳材料分散液缓慢加入到纳米二氧化钛分散液中，25℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的100g质量分数为3wt％的以秸秆为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为5nm，长径比平均值为500，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和4小时的球磨处理，得到均一的二氧化钛/碳纳米管/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
实施例16
一种复合光催化剂，包括：
其中氮掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为25nm，以Modal纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为7nm，长径比平均值为400。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将3.75g的焦磷酸钠加入到100g含有2.5g导电率高于5000S/m的还原氧化石墨烯的水分散液中，在30℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到石墨烯水分散液；
(2)将0.2g的六偏磷酸钠加入到334g质量分数10wt％的氮掺杂纳米二氧化钛水溶液中，其中氮掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为25nm，在30℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到纳米二氧化钛预分散液；
(3)将石墨烯水分散液缓慢加入到纳米二氧化钛预分散液中，而后在混合后的溶液中加入4.0g乙二胺，30℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的100g质量分数为1wt％的以Modal纤维为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为7nm，长宽比平均值为400，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和2小时的球磨处理，得到灰白色的均一的二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
实施例17
一种复合光催化剂，包括：
其中银掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为40nm，以棉花纤维与竹粉纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为10nm，长径比平均值为350。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将2.0g的六偏磷酸钠加入到50g含有0.1g炭黑和0.9g还原氧化石墨烯的导电率高于2000S/m的水分散液中，在15℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到碳材料水分散液；
(2)将0.01g的焦磷酸钠加入到200g质量分数5wt％的银掺杂纳米二氧化钛水溶液中，其中银掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为40nm，在15℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到纳米二氧化钛分散液；
(3)将碳材料水分散液缓慢加入到纳米二氧化钛预分散液中，而后在混合后的溶液中加入1.0g丙二胺，15℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的667g质量分数为1.5wt％的以棉花纤维与竹粉纤维为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为10nm，长径比平均值为350，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和5小时的球磨处理，得到颜色均一的二氧化钛/炭黑/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
实施例18
一种复合光催化剂，包括：
其中氮掺杂纳米二氧化钛粒子与氟掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为20nm，，以棉花纤维与竹粉纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为20nm，长径比平均值为300。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.125g的聚乙烯吡咯烷酮加入到100g含有2.5g导电率高于5000S/m的改性石墨烯的水分散液中，在25℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到碳材料水分散液；
(2)将0.20g的六偏磷酸钠与焦磷酸钠的混合物加入到500g质量分数10wt％的氮掺杂纳米二氧化钛与氟掺杂纳米二氧化钛的混合水溶液中，其中氮掺杂纳米二氧化钛粒子与氟掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为20nm，在25℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到纳米二氧化钛分散液；
(3)将碳材料水分散液缓慢加入到纳米二氧化钛分散液中，而后在混合后的溶液中加入2.5g二乙醇胺，25℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的233g质量分数为3wt％的以棉花纤维与竹粉纤维为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为20nm，长径比平均值为300，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和4小时的球磨处理，得到灰白色的均一的二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
实施例19
一种复合光催化剂，包括：
其中银掺杂纳米二氧化钛粒子与铁掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为40nm，，以苎麻纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为50nm，长径比平均值为300。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.075g的聚乙烯醇加入到100g含有1g导电率高于6000S/m的多层石墨烯的水分散液中，在25℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到碳材料水分散液；
(2)将0.1g的焦磷酸钠加入到100g质量分数10wt％的银掺杂纳米二氧化钛与铁掺杂纳米二氧化钛的混合水溶液中，其中银掺杂纳米二氧化钛粒子与铁掺杂纳米二氧化钛粒子的平均粒径为40nm，在25℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到纳米二氧化钛分散液；
(3)将碳材料分散液缓慢加入到纳米二氧化钛分散液中，而后在混合后的溶液中加入0.3gγ-氨丙基三乙氧基硅烷与三乙醇胺的混合物，25℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的100g质量分数为1wt％的以苎麻纤维为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为50nm，长径比平均值为300，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和3小时的球磨处理，得到灰白色的均一的二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
对比例1
所述对比例1为CN 102423702A中的实施例二。
对比例2
所述对比例2为CN107497471A中的实施例二。
对比例3
所述对比例3为CN 103172897A中的实施例一。
对比例4
所述对比例4为CN106732813A中的实施例一。
对比例5
所述对比例5为CN 105251453A中的实施例一。
对比例6
一种复合光催化剂，包括：
其中氮掺杂纳米二氧化钛粉末的平均粒径为10nm，以苎麻纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为50nm，长径比平均值为200。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.35g的焦磷酸钠加入到100g含有0.5g导电率高于5000S/m的单层石墨烯的水分散液中，在30℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到石墨烯水分散液；
(2)将50g氮掺杂纳米二氧化钛粉末加入到石墨烯水分散液中，其中氮掺杂纳米二氧化钛粉末的平均粒径为10nm，而后在混合后的溶液中加入1.5g乙二胺，30℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的150g质量分数为2wt％的以苎麻纤维为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为50nm，长径比平均值为200，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和2小时的球磨处理，得到二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
对比例7
一种复合光催化剂，包括：
其中银掺杂纳米二氧化钛粉末的平均粒径为20nm，以竹粉纤维为原料的纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为20nm，长径比平均值为250。
一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将50g银掺杂纳米二氧化钛粉末加入到100g含有0.5g导电率高于5000S/m的改性石墨烯的水分散液中，在30℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合水溶液；
(2)将0.55g的焦磷酸钠加入混合水溶液中，在30℃的条件下搅拌混合，对混合后的溶液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(3)在混合分散液中加入1.5g乙二胺，30℃下混合搅拌，对搅拌后的混合液依次进行超声和高压均质机处理，得到混合分散液；
(4)将称量好的150g质量分数为2wt％的以竹粉纤维为原料的纳米纤维素水溶液加入到混合分散液中，其中纳米纤维素水溶液中的纳米纤维素的平均直径为20nm，长径比平均值为250，将混合后的溶液定容至1kg，室温下先后分别进行搅拌、超声和2小时的球磨处理，得到二氧化钛/石墨烯类材料/纤维素纤维三元复合催化剂的水分散液。
利用实施例及对比例中的复合光催化剂光催化降解水中的污染物，具体为：实验所用的紫外光源为150W的U型管汞灯。开启光源前，首先量取80mL 25mg/L的亚甲基蓝水溶液于石英杯中，然后加入20mL一定浓度的催化剂水分散液，并将二者的混合物在黑暗条件下超声分散10min，最后将得到的悬浊液在黑暗条件下慢速搅拌30min，使催化剂与亚甲基蓝之间达到吸附/脱附平衡。开启光源后，悬浊液不断的被搅拌，每隔5min取出5mL液体，并将取出的悬浊液在8000rpm下离心10min，取其上清液并测试其在最大吸收波长664nm处的吸光度。
结果如表1所示：
表1
其中，实施例4所制备的复合光催化剂处理含亚甲基蓝水溶液的UV-vis图如图1所示，如图1所示，从图中可以看出，所述复合光催化剂能够将亚甲基蓝基本完全去除。
利用实施例及对比例中的复合光催化剂光催化降解空气中的污染物，具体为：实验所用设备为光催化活性检测仪，内置甲醛传感器及16W的紫外光源。首先取一块洁净的玻璃，在其表面滴入一定量的制备好的催化剂水分散液，手动涂抹均匀，使液体形成一层透明的薄膜，然后将整块玻璃置于洁净的环境中室温干燥24h，最后再将其放置在光催化活性检测仪中。催化降解的具体操作为：首先打开紫外光源，对样品仓及催化剂本身进行预处理，直至甲醛读数为零；然后关闭光源，通入一定量的甲醛气体，黑暗静置30min左右，直至甲醛读数不再降低，说明样品仓内已达到吸附及扩散平衡，记录甲醛初始浓度；最后再次打开光源，进行光催化降解反应，每隔4min记录一次甲醛读数，共持续60min。
结果如表2所示：
表2
综上，本发明提供的复合光催化剂具有优异的光催化效果，且其制备方法简单、绿色环保，最终产品为分散液，不受限于离心、洗涤、干燥和煅烧等后处理步骤，利于工业化生产。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种复合光催化剂，其特征在于，所述复合光催化剂包括溶剂以及分散在溶剂中的纳米二氧化钛、碳材料和纳米纤维素，纳米纤维素和纳米二氧化钛穿插在碳材料之间。
2.根据权利要求1所述的复合光催化剂，其特征在于，所述溶剂包括水；
优选地，所述纳米二氧化钛的浓度为1wt％-15wt％，优选为5wt％-10wt％；
优选地，所述纳米二氧化钛的粒径为50nm以下；
优选地，所述纳米二氧化钛选自改性的纳米二氧化钛；
优选地，所述改性的纳米二氧化钛选自金属和/或非金属掺杂的纳米二氧化钛；
优选地，所述金属掺杂的二氧化钛选自银掺杂纳米二氧化钛、铁掺杂纳米二氧化钛或锌掺杂纳米二氧化钛中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述非金属掺杂的二氧化钛选自氮掺杂纳米二氧化钛、硫掺杂纳米二氧化钛或氟掺杂纳米二氧化钛中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述复合光催化剂中还含有辅助光催化剂。
3.根据权利要求1或2所述的复合光催化剂，其特征在于，所述碳材料的质量为纳米二氧化钛质量的0.25wt％-10wt％，优选为1wt％-5wt％；
优选地，所述碳材料包括石墨烯材料、碳纳米管、炭黑或活性炭中的任意一种或至少两种的组合，优选石墨烯材料；
优选地，所述石墨烯材料选自单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯、改性石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、生物质石墨烯或石墨烯衍生物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述石墨烯材料的厚度为10nm以下；
优选地，所述石墨烯材料选自剥离石墨烯材料；
优选地，所述石墨烯材料的电导率大于2000S/m，优选大于3000S/m，进一步优选大于5000S/m。
4.根据权利要求1-3之一所述的复合光催化剂，其特征在于，所述纳米纤维素的浓度为0.1wt％-1.0wt％，优选为0.3wt％-0.7wt％；
优选地，所述纳米纤维素的直径为2-50nm，长径比200以上；
优选地，所述纳米纤维素以纤维素纤维或纤维素为原料，通过化学机械力的方法制备得到；
优选地，所述纤维素纤维包括苎麻纤维、棉花纤维、竹粉纤维、粘胶纤维、Tencel纤维、Lyocell纤维或Modal纤维中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述纤维素包括糠醛渣、漂白木浆、漂白草浆、棉浆、溶解浆、二次纤维、未漂木浆、未漂草浆或秸秆中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4之一所述的复合光催化剂，其特征在于，所述复合光催化剂还包括第一分散剂与第二分散剂；
优选地，所述碳材料与第一分散剂的质量比为1:(0.01-3)；
优选地，所述第一分散剂选自无机分散剂、水溶性有机小分子分散剂或高分子分散剂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述第二分散剂包括无机分散剂；
优选地，所述第二分散剂的加入量为纳米二氧化钛质量的0.2wt％-1.0wt％，优选为0.4wt％-0.6wt％；
优选地，所述无机分散剂选自六偏磷酸钠和/或焦磷酸钠；
优选地，所述水溶性有机小分子分散剂选自十二烷基苯磺酸钠和/或羧甲基纤维素；
优选地，所述高分子分散剂选自聚丙烯酸钠盐、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1-5之一所述的复合光催化剂，其特征在于，所述复合光催化剂还包括交联剂；
优选地，所述交联剂的质量为纳米二氧化钛质量的3wt％-10wt％，优选为5wt％-8wt％；
优选地，所述交联剂选自含有胺基的有机交联剂，优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙二胺、丙二胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。
7.一种如权利要求1-6之一所述复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将碳材料分散液与纳米二氧化钛分散液混合，得到混合液；
(2)将混合液与纳米纤维素溶液混合，得到所述复合光催化剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳材料分散液通过如下方法制备得到：将碳材料分散于含有第一分散剂的水溶液中，得到碳材料分散液；
优选地，所述分散包括依次进行的搅拌，超声和高压均质处理；
优选地，所述高压均质处理包括3-7次处理循环；
优选地，所述碳材料与第一分散剂的质量比为1:(0.01-3)；
优选地，所述第一分散剂选自无机分散剂、水溶性有机小分子分散剂或高分子分散剂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述无机分散剂选自六偏磷酸钠和/或焦磷酸钠；
优选地，所述水溶性有机小分子分散剂选自十二烷基苯磺酸钠和/或羧甲基纤维素；
优选地，所述高分子分散剂选自聚丙烯酸钠盐、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述搅拌混合在温度为15℃-35℃条件下进行；
优选地，步骤(1)所述纳米二氧化钛分散液通过如下方法制备得到：将纳米二氧化钛分散于水溶液中，得到纳米二氧化钛分散液；
优选地，所述分散包括依次进行超声和高压均质机处理；
优选地，所述纳米二氧化钛分散液中溶质的浓度为5wt％-20wt％；
优选地，所述纳米二氧化钛分散液中还含有第二分散剂；
优选地，所述第二分散剂的加入量为纳米二氧化钛质量的0.2wt％-1.0wt％，优选为0.4wt％-0.6wt％；
优选地，所述第二分散剂选自无机分散剂，更优选为六偏磷酸钠和/或焦磷酸钠；
优选地，步骤(1)将碳材料分散液加入到纳米二氧化钛分散液中得到混合液；
优选地，步骤(1)所述混合包括依次进行的搅拌，超声和高压均质处理；
优选地，所述高压均质处理包括3-7次处理循环；
优选地，步骤(2)所述纳米纤维素溶液的浓度为1wt％-3wt％；
优选地，步骤(2)所述混合包括依次进行的搅拌，超声和球磨处理；
优选地，所述球磨处理的时间为2h-5h。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将碳材料加入到含有第一分散剂的水溶液中，在15℃-35℃条件下搅拌混合，之后依次进行超声和高压均质处理，得到碳材料分散液，其中，碳材料与第一分散剂的质量比为1:(0.01-3)；
将纳米二氧化钛分散在水溶液中，在15℃-35℃条件下搅拌混合，之后依次进行超声和高压均质机处理，得到浓度为5wt％-20wt％的纳米二氧化钛分散液；
将碳材料分散液加入到纳米二氧化钛分散液混合中，依次进行搅拌，超声和高压均质处理，得到混合液，其中，所述碳材料的质量为纳米二氧化钛质量的0.25wt％-10wt％；
(2)将混合液与浓度为1wt％-3wt％的纳米纤维素溶液搅拌混合，之后进行超声和高球磨处理，得到所述复合光催化剂。
10.一种如权利要求1-6之一所述的复合光催化剂的用途，其用于工厂VOC的降解、室内空气净化、水性涂料或自清洁材料。
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