[發明專利]一種高效異質結紫外光催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610008413.3
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105618090B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 田慶文;施英喬;房桂干;丁來保;鄧擁軍;沈葵忠;盤愛享;韓善明;焦健;李紅斌;梁芳敏;張華蘭;林艷;梁龍;冉淼
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: B01J27/186
• 分類號: B01J27/186;C02F1/32;C02F1/72
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 黃天天

技術領域

本發明涉及到光催化材料及廢水處理領域，特別是難生物降解的栲膠、松香和糠醛生產等林產化工廢水及其它工業廢水，具體涉及到SrTiO₃/BiPO₄光催化劑及其制備方法。

背景技術

當今社會，林產化工、紡織印染、制漿造紙和農藥化工等行業排放的有機化工廢水由于其具有顏色深、毒性大和難降解等特點，日益引起了全世界各國的高度重視。而且這些工業廢水成分復雜，含有多種有機染料和芳香族化合物，使得這類廢水很難降解和處理?？茖W家們也探索了一些處理化工廢水的方法，如活性炭吸附技術、高級氧化技術、氧化絮凝技術、生化處理技術合光催化技術等等。半導體光催化技術由于在環境修復、抗菌自潔和有機廢水處理中的潛在應用而備受關注。

長期以來，人們通常采用TiO₂作為光催化劑，但是由于其具有較窄的吸收帶和光生電子和空穴的負荷率較高和分離困難等問題，因此開發新型高效的光催化劑是現代科學研究的熱點。磷酸鉍(BiPO₄)由于其自身獨特的物理和化學特性，展現出了非常優越的光催化性能，而且磷酸根(PO₄^3-)具有結構穩定、電子傳輸效率高、電子-空穴復合幾率地和抗光腐蝕等特點，使得BiPO₄的催化性能更好。Pan等人發現光催化降解有機染料時，BiPO₄的催化活性是TiO₂(P25，Degussa)的兩倍(Environ.Sci.Technol.，2010，44，5570-5574.)。中國發明專利(CN103934010A)報道柏樹葉狀、正方體狀、松針狀和百合花狀的BiPO₄光催化劑的制備方法，其對于對羅丹明B(RhB)降解具有高的催化活性。然而BiPO₄本身存在吸附性能差、帶隙寬和受形貌影響等缺陷，因此對BiPO₄及其復合結構進行調控以提高BiPO₄的光催化性能成為近年來的研究熱點。此外，鈦酸鍶(SrTiO₃)具有好的熱穩定性、催化活性位點多和抗腐蝕性能好等特性，也引起來科學界的廣泛研究。中國發明專利(CN104437575A)報道了氟、氮共摻雜磷酸鉍-氧化鎳復合光催化劑的制備方法，其在紫外光照射50min后，對甲基橙的降解效率高于90％。但文獻調研發現，鈦酸鍶/磷酸鉍異質結光催化劑及其制備方法未見報道。

發明內容

發明目的：本發明的目的是為了解決紫外光下催化劑光催化效率低、穩定性差、光腐蝕性能差及光范圍窄等問題，提供了一種高效異質結紫外光催化劑及其制備方法和應用。

技術方案：為實現上述技術目的，本發明提出一種高效異質結紫外光催化劑，所述的光催化劑是由SrTiO₃和BiPO₄組合形成的異質結催化劑，其中SrTiO₃與BiPO₄質量比1∶200～1∶5。

本發明進一步提出了上述高效紫外SrTiO₃/BiPO₄光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備SrTiO₃粉末；

(2)制備SrTiO₃/BiPO₄光催化劑：將SrTiO₃、鉍酸鹽和含磷鈉鹽置于蒸餾水中，超聲攪拌均勻，加入硝酸調節溶液pH，然后將反應體系裝于水熱釜中反應，冷卻后用離子水和乙醇洗滌，真空干燥，即可SrTiO₃/BiPO₄光催化劑。

具體地，步驟(1)中，采用共沉淀法制備SrTiO₃粉末，將TiCl₄的鹽酸溶液和Sr(OH)₂·8H₂O的水溶液混合均勻，然后加入NaOH溶液，轉移到水熱釜中反應，干燥后即得SrTiO₃粉末；

步驟(2)中，鉍酸鹽和磷酸鹽的摩爾比為3∶1～1∶3，反應體系在水熱釜中的反應條件為160～220℃下反應16～72h。

優選地，步驟(2)中，所述的鉍酸鹽為硝酸鉍、硫酸鉍、氯化鉍或醋酸鉍中的任意一種；所述的含磷鈉鹽為磷酸鈉、磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉中的任意一種或兩種。

步驟(2)中，使用硝酸調節溶液pH至1～4。