[發明專利]磁性光催化劑制備及用于吸附和光催化降解染料廢水

無效

• 申請號: 200910152309.1
• 申請日: 2009-06-24
• 公開（公告）號: CN101584987A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 衛芝賢;雷青娟;李延斌;陳志萍;王燕;劉江;鄧燾;王東;張國光
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J37/08;B01J20/06;C02F9/08;C02F1/28;C02F1/32;C02F1/30;C02F101/30
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技術領域

本發明涉及鈣鈦礦型磁性光催化劑LaFe_xMn_1-xO₃(x＝0.2-0.9)及其前驅體的制備，以及 利用這些物質吸附和光催化降解染料廢水。

背景技術

染料污水具有水量大、分布面廣、水質變化大、有機毒物含量高、成分復雜以及難降 解等特點，對水生生態系統及其邊界環境產生了巨大的沖擊，其毒害事件日益暴露。目前處理 染料廢水的方法主要有：微波催化氧化法、催化濕式氧化法、電化學陽極氧化法、超聲 降解法、光催化氧化法、電絮凝法、均相和多相催化氧化法。

光催化氧化法是近二十年來才發展起來的水處理新技術。據資料報道，光催化氧 化技術不僅可處理各種有機廢水，而且完全性好，對環境無任何危害，是處理有毒有 機廢水最有前途的方法之一，尤其是利用此方法還可以有效地去除許多難降解或用其 他方法難以去除的物質，如氯仿、多氯聯苯、有機磷化合物、多環芳烴等。光催化降 解染料廢水國內外已有報道，所用光催化劑多為TiO₂。TiO₂的使用形式主要有懸浮式 和固定式兩種。均勻分散于溶液中的懸浮TiO₂能充分吸收光子能量，并且有相對較大 的表面積，因而光催化活性很高.但懸浮狀光催化劑又帶來了分離難的問題。因而固 定化TiO₂光催化劑的制備受到人們的廣泛關注.已有文獻報道：將TiO₂負載于空心 玻璃或陶瓷微珠、泡沫塑料，樹脂和木屑等載體上制成漂浮型光催化劑，但固定式催 化劑減少了光催化劑的有效比表面積，往往會引起催化活性的降低，限制了光催化劑 的實際應用。

磁性催化劑是一類具有磁響應特性的催化劑，利用磁性微球的磁響應性，可以在外 加磁場作用下實現簡單分離，是未來催化劑發展的重要方向。

鈣鈦礦型復合氧化物往往具有紫外和可見光活性的光催化劑，特定結構的鈣鈦礦氧化 物還具有磁性，這是目前TiO₂光催化劑所無法比擬的。近幾年來，用鈣鈦礦型復合物做光催 化劑降解有機廢水及光解水制氫得到了長足的發展。由于鈣鈦礦型催化劑有易于“化學剪裁” 的特點，能夠在A位及B位攙雜各種金屬離子或與其它催化劑復合，從而容易合成出表面吸 附有更多吸附氧和羥基或氧空位的氧化物，從而提高催化活性，且周期表中大部分元素都易 形成鈣鈦礦型結構，這些都為鈣鈦礦復合物光催化降解各種廢水奠定了基礎。

據報道鈣鈦礦LaFe_0.5Mn_0.5O₃具有鐵磁性，我們的實驗也證實了這一點。為此通過燃燒 硝酸鑭，以及不同比例的硝酸鐵與氯化錳，硬脂酸所生成的La-Fe-Mn-硬脂酸絡合物溶液，首 先得到前驅體，然后將此前驅體進一步煅燒可獲得鈣鈦礦氧化物超細LaFe_xMn_1-xO₃(x＝ 0.2-0.9)粉本。研究表明：直接燃燒得到的前驅體及其煅燒所得的鈣鈦礦型LaFe_xMn_1-xO₃(x＝0.2-0.9)氧化物都具有較好的順磁性，且在紫外和太陽光下都有良好的吸附及光催化 降解染料廢水的作用。因此用這兩種化合物吸附及光催化降解染料廢水有設備簡單，催化劑 易于回收，有機物降解徹底，且易于工業化的特點。

發明內容