[發(fā)明專利]一種活性炭負(fù)載氧化亞銅光催化劑及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210024283.4
• 申請(qǐng)日: 2012-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN102580742A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王廣健;徐敬東;訾言勤;管家鄉(xiāng);郭亞杰;高曉燕;張茂林;李石擎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淮北師范大學(xué);淮北恒信環(huán)保材料有限責(zé)任公司;王廣健;徐敬東;郭亞杰
• 主分類號(hào): B01J23/72
• 分類號(hào): B01J23/72;C02F1/72;C02F1/30;B01D53/86
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種活性炭負(fù)載型光催化劑及其制備方法，該催化劑適用于染料等廢水處理和室內(nèi)污染空氣的凈化方法。

背景技術(shù)

我國(guó)是染料生產(chǎn)和消費(fèi)的第一大國(guó)，染料及印染廢水污染量大而且面廣。染料及印染廢水具有水量大、色度高、化學(xué)成分復(fù)雜、難生化降解等特點(diǎn)，是治理難度較大的產(chǎn)業(yè)廢水之一。BOD、COD、有機(jī)有毒物質(zhì)和色度等是這類廢水中的主要污染物，這些污染物如果未經(jīng)處理或處理不當(dāng)隨廢水排放，將對(duì)水體產(chǎn)生嚴(yán)重污染。通常，染料及印染廢水一般采用過濾、混凝、沉淀為主的物化法，由于這類廢水含有大量的難以生物降解的芳香族有機(jī)物、雜環(huán)及多環(huán)化合物，且含量較高，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)此類廢水的處理都沒有理想的處理方法。光催化氧化法降解染料廢水是最近發(fā)展起來的熱門技術(shù)。光催化氧化技術(shù)利用紫外光或可見光輻照具有光催化活性的半導(dǎo)體光催化劑，多屬半導(dǎo)體金屬氧化物、硫化物或復(fù)合氧化物等。如二氧化鈦（TiO₂）、氧化鋅（ZnO）、硫化鋅（ZnS）、三氧化鎢（WO₃）、硫化鎘（CdS）、三氧化二鉍（Bi₂O₃）等，半導(dǎo)體的晶粒內(nèi)含有能帶結(jié)構(gòu)，其能帶通常由一個(gè)充滿電子的低能價(jià)帶（Valent?band，VB）和一個(gè)空的高能導(dǎo)帶（Conduct?band，CV）構(gòu)成，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間由禁帶分開，該區(qū)域的大小稱為禁帶寬度，其能差為帶隙能，半導(dǎo)體的帶隙能一般為0.?2?～3.?0?eV。當(dāng)用能量等于或大于帶隙能的光照射催化劑時(shí)，價(jià)帶上的電子被激發(fā)，越過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上產(chǎn)生相應(yīng)的空穴，即光生電子/空穴對(duì)（e^-/h⁺）。在導(dǎo)帶上的光生電子具有較強(qiáng)的還原能力，而在價(jià)帶上的光生空穴具有很強(qiáng)的氧化性。由于半導(dǎo)體能帶的不連續(xù)性，電子和空穴的壽命較長(zhǎng)，在電場(chǎng)作用下或通過擴(kuò)散的方式運(yùn)動(dòng)，與吸附在催化劑粒子表面上的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，或者被表面晶格缺陷俘獲。空穴和電子在催化劑內(nèi)部或表面也可能直接復(fù)合。在光照條件下，半導(dǎo)體上的光催化過程可以分為四步完成：通過光的吸收電子/空穴分離；反應(yīng)物的吸附；氧化還原反應(yīng)；產(chǎn)物脫附。在此過程中，由于紫外光激發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)生的光生空穴及其遷移到半導(dǎo)體表面被水或羥基俘獲后形成羥基自由基具有很強(qiáng)的氧化能力，可以氧化絕大多數(shù)有機(jī)污染物并使之完全礦化為CO₂，如染料、酚類物質(zhì)、烯烴、醛類、多氯聯(lián)苯、表面活性劑等各類有機(jī)污染物。

目前，采用最多的半導(dǎo)體光催化劑為TiO₂。二氧化鈦具有高的比表面積、高密度、表面缺陷、以及高的表面能等物理特點(diǎn)、并且無(wú)毒、穩(wěn)定、催化活性高、反應(yīng)速度快等化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)又對(duì)有機(jī)污染物降解的選擇性低且能使有機(jī)物徹底礦化降解，不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)生活應(yīng)用中得到廣泛的應(yīng)用。但由于TiO₂的帶隙較寬(?Eg?=?3.2?eV)，只能被紫外光激發(fā)(λ<?387?nm)，而太陽(yáng)光中紫外光僅占太陽(yáng)光總能量的3～4?%，極大地限制了其研究和應(yīng)用。若采用人工紫外光源,?則需要昂貴的設(shè)備，因而改善TiO₂光催化劑的可見光響應(yīng)或開發(fā)各類可見光響應(yīng)光催化劑具有特別重要的意義和廣闊應(yīng)用前景，并同時(shí)能衍生出許多新興產(chǎn)業(yè)。主要的方法有：1)采用過渡金屬離子摻雜TiO₂制備可見光催化劑；2）通過過渡金屬和非金屬元素共摻雜；3)通過非金屬元素填隙和置換摻雜TiO₂來實(shí)現(xiàn)可見光催化作用被認(rèn)為是一關(guān)鍵性進(jìn)展。然而與l)法一樣，獲得的光催化劑在可見光下的活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于商業(yè)化的Degussa?P25在紫外光下的活性，而且其所用光源仍有明顯的紫外光，并在紫外光下的活性二者接近；4)利用染料敏化TiO₂實(shí)現(xiàn)可見光催化作用。這方面科學(xué)家作了大量細(xì)致的工作，取得了在可見光激發(fā)下染料污染物降解的重要進(jìn)展。