[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦氧化物摻雜TiO2光催化劑及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710085548.4
• 申請(qǐng)日: 2017-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN106890645A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃向紅;高芊卉;喬軍;張里峰;方志賓;胡成琪;孟紅燕;童均俞;許文磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江樹人大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/78
• 分類號(hào): B01J23/78;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30;C02F103/30
• 代理公司: 溫州甌越專利代理有限公司33211
• 代理人: 王庭輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于紡織印染行業(yè)工業(yè)有機(jī)染料廢水處理的光催化劑，具體涉及一種鈣鈦礦氧化物摻雜TiO₂光催化劑。

背景技術(shù)

我國(guó)是染料生產(chǎn)大國(guó)，各種染料年產(chǎn)量已達(dá)90萬(wàn)噸，染料產(chǎn)量已占世界總產(chǎn)量的60%左右。紡織印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放量大，處理難度高，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)印染廢水每天排放量3×10⁶ -4×10⁶ m³，占總工業(yè)廢水排放量的35％。來(lái)自染料工業(yè)和紡織工業(yè)的染料廢水，成為當(dāng)前重要的環(huán)境污染源。這些排出含有殘留染料影響水質(zhì)，恐脅公共衛(wèi)生，其中某些偶氮染料或它們的代謝物（例如芳香胺）有嚴(yán)重毒性的，是潛在的致癌物。由于含有有機(jī)染料廢水強(qiáng)烈抵觸微生物降解，不可避免地轉(zhuǎn)化為有毒或致癌物質(zhì)，成為非常嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，威脅人類健康。

目前的一些處理染料廢水的方法有吸收法、生物降解法、氧化法、膜過(guò)濾等，由于在染料分子中存在很大程度的芳香結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)代染料穩(wěn)定性，傳統(tǒng)生物處理方法對(duì)于脫色和降解的效果不佳，在如絮凝、活性炭吸附、超濾、合成吸附樹脂離子交換、反滲透、活性污泥等過(guò)程中，只是將染料化合物從水相轉(zhuǎn)移到另一相，不能消除染料污染，難以完全毀滅染料污染物，在過(guò)程中存在很大的缺陷，潛在進(jìn)一步二次污染問(wèn)題。此外，吸附劑再生或循環(huán)以及污泥后處理需要昂貴的費(fèi)用。當(dāng)前最普通的實(shí)際處理污水的技術(shù)包括物理、化學(xué)、生物過(guò)程，通常效果不佳、復(fù)雜且花費(fèi)昂貴。

光催化氧化法是近二十年來(lái)研究開發(fā)的新技術(shù)，在充足的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)將印染廢水中的有機(jī)物氧化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，減少了二次污染，具有良好的發(fā)展前景。非均相光催化被認(rèn)為是一種最具有發(fā)展前途的非生物降解方法，過(guò)程中分解有機(jī)物成無(wú)害的物質(zhì)。TiO₂性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格低廉，又具有眾多獨(dú)特的性能，在有機(jī)污水處理中已有一些應(yīng)用。但其較寬的禁帶和較低的量子產(chǎn)率，在紫外光輻射下效果好，而在日光輻射下效果差，因此限制了TiO₂的發(fā)展。

鈣鈦礦型復(fù)合氧化物( ABO₃ )在光催化的優(yōu)越性越來(lái)越受到人們重視，由于其禁帶較窄， 可吸收可見光發(fā)生電子躍遷，表現(xiàn)出良好的光催化活性，可用于有機(jī)物的光催化降解，在光催化劑存在的條件下，當(dāng)適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射水溶性染料的懸浮液時(shí)，催化劑表面會(huì)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，空穴進(jìn)一步和水作用產(chǎn)生活性較強(qiáng)的羥基自由基OH·， 與吸附在催化劑表面的染料分子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將其降解為無(wú)機(jī)小分子，但是，鈣鈦礦氧化物存在成本較高的不足，不利于推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在日光輻射下降解效果好且成本更低的光催化劑。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種鈣鈦礦氧化物摻雜TiO₂光催化劑，其特征在于：所述催化劑為Ba_xSr_1-xFe_0.5Co_0.5O_3-δ/TiO₂，x=0～1，δ=0～3，鈣鈦礦摻雜比為35%-90%。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述鈣鈦礦氧化物摻雜TiO₂光催化劑的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種鈣鈦礦氧化物摻雜TiO₂光催化劑的制備方法，其特征在于：將研磨后的Ba_xSr_1-xFe_0.5Co_0.5O_3-δ，x=0～1，δ=0～3，置于無(wú)水乙醇中進(jìn)行攪拌，得到懸濁液；按鈣鈦礦摻雜比將相應(yīng)分量的銳鈦礦型TiO₂水熱粒子加入到懸濁液充分?jǐn)嚢杌旌希敝羷驖{狀，在60-80℃下水浴蒸干懸濁液與銳鈦礦型TiO₂水熱粒子的混合液，再研磨成顆粒，放入馬弗爐中，400-800℃煅燒8h，研磨后，制得目標(biāo)產(chǎn)物。

本催化劑由于摻入了價(jià)格低廉的TiO₂，較之單獨(dú)采用鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，成本大為降低。同時(shí)，鈣鈦礦氧化物與TiO₂的復(fù)合催化劑，光催化吸收波長(zhǎng)紅移，可以在常溫日光下，達(dá)到了低成本高效率降解染料等有機(jī)化合物的目的，而鈣鈦礦摻雜比為65%的催化劑擁有最好的光催化能力，該催化劑在105min時(shí)的催化率為100%，并且在30min之后該鈣鈦礦摻雜比的催化劑的催化率超過(guò)了純TiO₂的催化率，具有很好的應(yīng)用前景。