[發(fā)明專利]多孔空心結(jié)構(gòu)三氧化二鎵光催化劑的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710766199.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN107442100B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉進(jìn);鐘倩;王振領(lǐng);李俐俐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 周口師范學(xué)院
• 主分類號(hào): B01J23/08
• 分類號(hào): B01J23/08;B01J35/10;B01J37/08;B01J37/03;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)所有限公司 41109
• 代理人: 霍彥偉

本發(fā)明公開了一種多孔空心結(jié)構(gòu)三氧化二鎵光催化劑的制備方法，具體步驟如下：氧化鎵和碳酸鈉，于馬弗爐內(nèi)焙燒，自然冷卻后獲得NaGaO₂前驅(qū)體；將制得的NaGaO₂前驅(qū)體和超純水混合，然后逐滴加入鹽酸溶液，繼續(xù)攪拌10min后密封；將制得的懸濁液置于烘箱中反應(yīng)，自然冷卻到室溫，溶液中出現(xiàn)白色沉淀；將白色沉淀洗滌、離心、干燥，即可獲得具有不同形貌結(jié)構(gòu)的GaOOH前驅(qū)體；將GaOOH前驅(qū)體于馬弗爐內(nèi)焙燒即可獲得多孔空心結(jié)構(gòu)Ga₂O₃。本發(fā)明公開的多孔空心結(jié)構(gòu)三氧化二鎵光催化劑制備方法簡(jiǎn)單、能耗低；本發(fā)明公開的制備方法所制備的多孔空心結(jié)構(gòu)三氧化二鎵的純度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于抗生素廢水處理材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及處理抗生素廢水的多孔空心結(jié)構(gòu)三氧化二鎵光催化劑的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

抗生素的廣泛使用導(dǎo)致其大量的存在于水體中，不僅影響了水體中微生物的數(shù)量及種群的減少，破壞了水體自身對(duì)污染物的凈化能力，而且部分抗生素還具有致癌和致畸的作用，直接影響水體的生態(tài)平衡，乃至人類的生命健康。目前，雖然我國生活污水處理技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，但處理水中微量難降解抗生素廢水的技術(shù)卻十分缺乏。抗生素廢水毒性大，生物降解性能差，處理難度大，采用傳統(tǒng)的廢水處理方法如吸附法、電化學(xué)和膜過濾技術(shù)無法徹底將其去除，而且會(huì)導(dǎo)致二次污染。生物處理法則因抗生素對(duì)微生物的毒性限制了微生物的生長(zhǎng)從而不能達(dá)到理想的降解效果。因此，研究新型高效的技術(shù)用以處理微量難降解抗生素廢水已成為環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)難題。目前光催化氧化技術(shù)因其能耗低，礦化度高，反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于難降解有機(jī)廢水的研究，在解決環(huán)境問題方面有著良好的應(yīng)用前景。

鎵系催化劑是目前研究較多的光催化劑之一，包括AgGaO₂、ZnGa₂O₄、NiGa₂O₄、Ga₂O₃等，被廣泛的用于處理各種難降解的有機(jī)污染物。鎵系催化劑也為d¹⁰電子結(jié)構(gòu)光催化劑，一般為寬帶隙半導(dǎo)體。它們價(jià)帶導(dǎo)帶上空穴和電子的電位高，可以有效的氧化表面吸附的水或氧氣，產(chǎn)生一系列活性自由基，進(jìn)而分解有機(jī)物。大量的研究表明光催化劑的形貌結(jié)構(gòu)對(duì)其性能影響較大，采用無模板法合成具有多孔和空心結(jié)構(gòu)的光催化劑是研究的熱點(diǎn)之一。目前，關(guān)于多孔空心結(jié)構(gòu)Ga₂O₃光催化降解抗生素的研究還鮮有報(bào)道。因此，研究形貌結(jié)構(gòu)對(duì)Ga₂O₃光催化性能的影響規(guī)律具有重要的理論意義。這不僅豐富了形貌調(diào)控理論內(nèi)容，而且對(duì)于開發(fā)新型鎵系半導(dǎo)體光催化具有重要的參考價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供多孔空心結(jié)構(gòu)三氧化二鎵光催化劑的制備方法及應(yīng)用，制備方法簡(jiǎn)單、能耗低，所制備的多孔空心結(jié)構(gòu)三氧化二鎵光催化劑純度高、結(jié)晶度好且光催化性能良好。

本發(fā)明的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的：

多孔空心結(jié)構(gòu)三氧化二鎵光催化劑的制備方法，具體步驟如下：

（1）稱取氧化鎵和碳酸鈉，將其研磨混合均勻，于馬弗爐內(nèi)850-900℃焙燒12-15h，自然冷卻后獲得NaGaO₂前驅(qū)體；其中氧化鎵和碳酸鈉的摩爾比為1:1；

（2）將步驟（1）制得的NaGaO₂前驅(qū)體和超純水混合，NaGaO₂前驅(qū)體和超純水的配比為2mmol:30mL，超聲震蕩，然后在攪拌狀態(tài)下逐滴加入鹽酸溶液，使所生成的懸濁液的pH值控制在2.8-9.0范圍內(nèi)，繼續(xù)攪拌10min后密封；

（3）將步驟（2）制得的懸濁液置于烘箱中反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻到室溫，溶液中出現(xiàn)白色沉淀；

（4）將步驟（3）獲得的白色沉淀洗滌、離心、干燥，即可獲得具有不同形貌結(jié)構(gòu)的GaOOH前驅(qū)體；