[發明專利]一種固載型銅鉺共摻雜鐵酸鉍光催化劑及其制法和應用

在審

• 申請號: 201711114986.5
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN109772348A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 陳志鴻;陳艷波;孟慶國;苑明哲;呂海欽
• 申請（專利權）人: 廣州中國科學院沈陽自動化研究所分所;中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B01J23/843
• 分類號: B01J23/843;B01J37/02;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻;李斌

本發明屬于光催化材料技術領域，公開了一種固載型銅鉺共摻雜鐵酸鉍光催化劑及其制法和應用。該光催化劑由以下方法制備得到：(1)將光催化劑載體放入酸性溶液中浸泡，然后取出洗凈并烘干，再高溫煅燒備用；(2)將含鐵化合物、含鉍化合物、含銅化合物及含鉺化合物分批溶于同一種硝酸溶液中，得溶液A；(3)持續攪拌條件下向溶液A中滴加堿性溶液，直至沉淀完全，形成膠體；(4)將步驟(1)中高溫煅燒后的光催化劑載體浸入步驟(3)中的膠體中，取出在高溫條件下煅燒即得固載型銅鉺共摻雜鐵酸鉍光催化劑。本發明所得催化劑相比純鐵酸鉍光催化性能明顯增強，催化劑固載牢固、不易脫落，且制備工藝簡單，重復性好。

技術領域

本發明屬于光催化材料技術領域，特別涉及一種固載型銅鉺共摻雜鐵酸鉍光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著人民生活水平的提高，越來越多的人開始重視環境問題。在當下，有機污染是環境問題中最嚴重的問題之一。近些年來，光催化劑在有機污染物處理方面的應用已經成為人民研究的熱點之一。鐵酸鉍是一種能夠利用可見光進行光催化作用的新型半導體光催化劑，也是在室溫下具有鐵電性和磁性的材料，化學性質穩定且成本低，具有誘人的應用前景。但由于鐵酸鉍光量子產率低造成催化效率不高，以及弱磁性導致分離效果不好而制約了其應用，因此對其A位與B位進行共摻雜來改善其光學、電學及磁學的性能有著重要的現實意義。

目前，光催化氧化技術在實際應用中任存在一些難題。主要是光催化劑難以分離回收，由于光催化氧化技術在處理有機污染物的過程中所使用的光催化劑大多數為粉末，在水中易于凝聚、不易沉降，易造成光催化劑流失，不利于光催化劑的再生和再利用。將光催化劑固載可以解決催化劑分離回收難的問題，還可以克服懸浮相催化劑穩定性差和易中毒的缺點。因此，開發一種穩定、高效的固定化光催化劑及開展其光催化氧化技術的應用是相關技術的難點。尋找一種具有多孔洞、比表面積大、吸附能力強、化學性質穩定的優良載體，能有效解決光催化劑的缺點。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種固載型銅鉺共摻雜鐵酸鉍光催化劑的制備方法。

本發明另一目的在于提供上述方法制備的固載型銅鉺共摻雜鐵酸鉍光催化劑。

本發明再一目的在于提供上述固載型銅鉺共摻雜鐵酸鉍光催化劑在廢水處理中的應用。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種固載型銅鉺共摻雜鐵酸鉍光催化劑的制備方法，其主要包括以下步驟：

(1)將光催化劑載體放入稀酸性溶液中常溫下浸泡1小時，然后取出洗凈并烘干，最后高溫煅燒，備用；

(2)將含鐵化合物、含鉍化合物、含銅化合物及含鉺化合物分批溶于同一種硝酸溶液中，得溶液A；

(3)持續攪拌條件下向溶液A中滴加堿性溶液，直至沉淀完全，形成膠體；

(4)將步驟(1)中高溫煅燒后的光催化劑載體浸入步驟(3)中的膠體中，浸漬一段時間后取出烘干再浸入，重復數次后取出在高溫條件下煅燒即得固載型銅鉺共摻雜鐵酸鉍光催化劑。

步驟(1)中所述的光催化劑載體可為蜂窩陶瓷、泡沫鐵、泡沫銅、玻璃、鎂合金、鋁合金、陶瓷膜等本領域常規使用的載體材料；所述的酸性溶液為醋酸、硫酸、硝酸、鹽酸及其他酸性水溶液中的一種或者多種，所述的酸性溶液濃度為5wt％～15wt％。

步驟(1)中所述的高溫煅燒是指在200～800℃煅燒0.5～4h。

步驟(2)中所述的含鐵化合物優選為硝酸鐵；所述的含鉍化合物優選為硝酸鉍；所述的含銅化合物優選為硝酸銅；所述的含鉺化合物優選為硝酸鉺。