[發(fā)明專利]一種用于降解有機(jī)污染物的光催化劑及其制備方法

有效

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• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102895981A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙雷洪;李婷婷;何益明;蔡軍;董呂卓;王小星
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號: B01J27/08
• 分類號: B01J27/08;A62D3/17
• 代理公司: 杭州宇信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型的可見光響應(yīng)的光催化劑，特別涉及用于降解有機(jī)污染物的光催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。一些難降解的有機(jī)物如染料、農(nóng)藥等常以很低的濃度存在于空氣、水體和土壤中，嚴(yán)重影響人們的健康和生活。因此，經(jīng)濟(jì)有效地凈化環(huán)境污染是當(dāng)今面臨的一個(gè)重大戰(zhàn)略問題。傳統(tǒng)處理污水的方法主要有物理法、生物法和化學(xué)氧化法，但這些處理方法普遍存在處理周期長、降解速率低、難降解完全等問題，因此從保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的角度考慮，需要采用一種全新的綠色技術(shù)來處理這一問題。由于光催化反應(yīng)具有條件溫和、反應(yīng)設(shè)備簡單、運(yùn)行成本低、二次污染少和適用范圍廣等特點(diǎn)，使得光催化技術(shù)成為一種理想的環(huán)境污染治理技術(shù)，越來越受到人們的關(guān)注。

自二十世紀(jì)七十年代，F(xiàn)ujishima和Honda發(fā)現(xiàn)TiO₂電極在光照下能夠分解水之后，光催化技術(shù)取得了很大的步，在該領(lǐng)域也有眾多的催化劑被報(bào)道，如TiO₂、ZnO、CdS、WO₃等。而由于TiO₂無毒、氧化還原性強(qiáng)、光照后不發(fā)生光腐蝕、能耗低、可重復(fù)使用等特點(diǎn)，成為目前研究和使用最廣泛的光催化劑。但單純的TiO₂粉末由于存在著光吸收波長范圍狹窄、利用太陽光比較低、載流電子復(fù)合率高、量子效率低等缺點(diǎn)，限制了它在光催化技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。為了開發(fā)可見光響應(yīng)的催化劑一般采取二種方式，一是對TiO₂進(jìn)行改性，通過負(fù)載貴金屬、摻雜金屬離子、與金屬氧化物耦合等使其吸收波長紅移并降低光生電子和光生空穴的復(fù)合幾率，從而提高催化活性。但從諸多研究結(jié)果看，改性后的催化劑在太陽光照射下光催化活性并不是很高，而且穩(wěn)定性方面也存在一些問題。第二種方法是研制新型光催化材料，如氧氮化物、鈦酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、鈮酸鹽、鉻酸鹽等。相對而言，此方面的工作更具有開發(fā)前景，因此非氧化鈦可見光響應(yīng)的光催化劑的開發(fā)越來越受到人們的重視。

Cao等（J.Hazard.Mater.2011,190,700-706）報(bào)道了AgBr/WO₃催化劑在可見光下降解甲基橙具有較好的活性。此外，還有一些報(bào)道指出用AgBr修飾的復(fù)合型催化劑在可見光下有較好的活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要順決的技術(shù)問題是提供一種制備方法簡單、對許多有機(jī)污染物的可見光催化降解性能優(yōu)良、具有較強(qiáng)的應(yīng)用前的溴光催化劑及其制備方法。

為解決該技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種用于降解有機(jī)污染物的光催化劑，該催化劑為溴化銀修飾納米釩酸釤，該催化劑的化學(xué)組成通式為xAgBr/SmVO₄，其中x為銀與釤的原子比（n_Ag/n_Sm），0.353≤x≤2.119。

較佳的技術(shù)方案為：x=1.413。

該催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）按SmVO₄化學(xué)計(jì)量比稱取氧化釤和偏釩酸銨，分別溶于硝酸和氨水后混合，調(diào)節(jié)pH=7得到白色沉淀，此混合物為Ⅰ；

（2）按化學(xué)計(jì)量比稱取硝酸銀（0.353≤n_Ag/n_Sm≤2.119），溶于去離子水中，加入到步驟（1）制備的混合物Ⅰ中，攪拌得到混合物Ⅱ；

（3）按化學(xué)計(jì)量比稱取溴化鈉（n_Br/n_Ag=1），溶于去離子水中，加入到步驟（2）制備的混合物Ⅱ中，攪拌陳化后，離心洗滌，所得固體在烘箱中120℃烘干，研磨后在300-600℃焙燒4小時(shí)，自然冷卻后即得該催化劑。

本發(fā)明制備的用于降解有機(jī)污染物的可見光催化劑具有以下特點(diǎn)，該催化劑具有較高的可見光響應(yīng)性，可以吸收波長小于520nm的可見光，這使得本發(fā)明制備的催化劑具有很高的吸收可見光的能力；其次，還表現(xiàn)在催化劑的光催化反應(yīng)活性上，該催化劑對羅丹明B、亞甲基藍(lán)、甲基橙、孔雀石綠等都具有較好的可見光降解活性。此外，本發(fā)明制備的催化劑還有制備方法簡單、適用條件溫和、光催化降解性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1-7催化劑可見光下降解羅丹明B活性圖。

圖2為比較例1-3催化劑可見光下降解羅丹明B活性圖。

圖3為實(shí)施例4催化劑可見光下降解亞甲基藍(lán)、甲基橙、孔雀石綠活性圖。

圖4為實(shí)施例4反應(yīng)前后的XRD圖。