[發明專利]一種生物炭復合光催化材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711361465.X
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108273493A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 黃柱堅;蔡麗苗;崔理華;張杰聰;劉怡;吳思穎
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/38
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明公開了一種生物炭復合光催化材料的制備方法及應用，屬于環境功能材料領域。BiVO₄是一種良好的光催化材料，但其對有機污染物的親和性不強，不利于高效降解有機污染物。本發明在BiVO₄的制備過程中摻入生物炭，堿性條件下在高壓反應釜中制備生物炭?BiVO₄復合材料，后在訂制的可見光反應器中加入羅丹明B，以復合材料為催化劑在氘燈光源下進行傳質。結果表明摻入生物炭后，復合光催化材料對可見光的吸收率提高，且可強化催化材料對有機污染物的吸附。該復合材料一方面提高光催化材料對有機污染物的吸附性能，另一方面是增加光催化材料對可見光的利用，從而提高BiVO₄材料對有機污染物的光催化降解效能。

技術領域

本發明屬于環境功能材料領域，具體涉及一種生物炭-BiVO₄復合光催化材料的制法及應用。

背景技術

羅丹明B是一種被廣泛運用于造紙業、紡織印染業、皮革制造業、有色玻璃著色、細胞熒光染色劑制造及煙花爆竹制造的人工合成染料。羅丹明B染料廢水，若沒有妥善處理會給人類健康及生態環境造成極大傷害如生物致癌。因此，了解以羅丹明B為代表的染料去除方法十分重要。在去除羅丹明B的各種方法中，光催化法因其以清潔的太陽能為能源、反應條件溫和、無二次污染且適用范圍廣而引起重視。

光催化技術是通過光催化材料降解污染物是一種節能、高效的綠色環保新技術，無二次污染，能源消耗為零，無需監控可自發處理污染物，在水環境污染處理方面具有巨大的發展潛力和市場利用價值。光催化研究的關鍵問題之一是發展能夠在太陽光下高效穩定工作、低成本半導體光催化材料。目前國內外光催材料研究最多的光催化材料是半導體TiO₂，但由于它的帶隙較寬，只能在紫外區顯示光化學活性，不能有效地利用太陽光。研制開發新型可見光響應的半導體光催化材料是該領域的研究熱點。

釩酸鉍，化學式為BiVO₄，在可見光下具有很好的光催化活性，其中單斜晶相釩酸鉍(mBiVO₄)無毒害，在水溶液中穩定性好，在紫外區和可見光區都有吸收，其禁帶寬度為2.3-2.4eV，足夠高的價帶完全可以實現對有機污染物的降解，并且導帶位置也有利于光生電子的還原，具有較高的氧化能力，且其價帶氧化電位位于2.4eV附近。從理論上講，能夠實現在可見光下分解水和降解有機污染物的目標，因此BiVO₄在光催化降解有機物如羅丹明B等領域表現出廣闊的應用前景。

生物炭是由富碳固體通過限氧條件下高溫焙燒而制得，因其在農業和環境領域中存在極大應用潛力而受到國內外學者廣泛的關注，屬環境友好型材料。然而，目前國內學者外對生物炭的研究主要集中在吸附及土壤改良作用，很少研究關注到其在光催化降解有機污染物上的研究。

發明內容

本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種能夠在太陽光下高效穩定工作、低成本半導體光催化材料的方法，本發明利用華南地區常見飼料作物象草的秸稈為原料，原料來源廣泛，廉價易得，與BiVO₄制備復合材料方法簡單易行，可大規模推廣應用。

本發明的另一目的在于提高光催化材料對有機污染物的光催化降解效能，本發明利用生物炭-BiVO₄材料可有效提高光催化降解印染等廢水中有機染料羅丹明B的效能，光催化處理過程簡單。

本發明所采用的技術方案：一種生物炭復合光催化材料的制備方法，包括如下步驟：

S1：取象草粉末放入程序控溫馬弗爐內，升溫、炭化3-5h后、冷卻得象草生物炭初等品，然后用HCl溶液處理，抽濾、離心、干燥得生物炭；