[發(fā)明專利]一種鉍基復(fù)合光催化劑降解印染廢水的處理工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711421075.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN108144599A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雪琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李雪琴
• 主分類號(hào): B01J23/18
• 分類號(hào): B01J23/18;C02F1/30;C02F101/30;C02F103/30
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本發(fā)明公開了一種光催化降解印染廢水的處理工藝，其采用的光催化劑為鉍納米團(tuán)簇?鉍納米粒子/TiO₂/石墨烯復(fù)合光催化劑。該催化劑首先制得氧化石墨烯，然后在其片層上負(fù)載具有光催化活性的TiO₂，再將鉍納米團(tuán)簇修飾到負(fù)載有TiO₂的石墨烯片層上，并對(duì)其進(jìn)行光還原，該復(fù)合光催化劑針對(duì)印染廢水具有高催化降解活性。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中印染廢水降解效率低的問題，適用于降解印染廢水中的有機(jī)染料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光催化降解印染廢水的處理工藝，采用鉍納米團(tuán)簇-鉍納米粒子/TiO₂/石墨烯復(fù)合光催化劑，該光催化劑的組成和特殊結(jié)構(gòu)使其具有高效的光催化降解活性，該處理工藝具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、降解效率高等優(yōu)點(diǎn)。

背景技術(shù)

在紡織印染加工過程中，大量使用了污染環(huán)境和對(duì)人體有害的助劑，這些助劑大多以液體的形態(tài)排放，不可避免地進(jìn)入水體環(huán)境，造成水體污染。如羅丹明B染料具有致癌和致突變性，含有羅丹明B的廢水色度深、有機(jī)污染物含量高、生物降解性差，用常規(guī)的方法如物理吸附法、芬頓法等難以治理，導(dǎo)致污染水質(zhì)長(zhǎng)期惡化，嚴(yán)重危害水體環(huán)境和人類的健康，因此對(duì)這類廢水的降解處理顯得十分重要和緊迫。

近年來大量新型環(huán)保材料應(yīng)運(yùn)而生。納米TiO₂材料正是這種能夠凈化環(huán)境和高效利用太陽能的綠色功能材料。它不僅具有氧化能力強(qiáng)、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、能量消耗第、無后續(xù)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有價(jià)格低廉、無毒無害、可長(zhǎng)期使用等特點(diǎn)，因此近年來備受光催化科研工作者的青睞和關(guān)注，并且將其廣泛應(yīng)用于新能源領(lǐng)域如染料敏華太陽能電池、光解水產(chǎn)氫、微波吸附、光吸附、生物醫(yī)藥處理、光伏電池、光催化、鋰離子電池等。

但半導(dǎo)體TiO₂材料也存在一些嚴(yán)重的缺陷，例如純TiO₂光催化劑的光生電子空穴對(duì)的壽命短，光吸收范圍窄和光轉(zhuǎn)換效率低，限制了固體粉末催化劑的應(yīng)用。所以需要對(duì)納米二氧化鈦的形貌進(jìn)行修飾和改性研究，提高其對(duì)太陽光吸收效率已經(jīng)迫在眉睫。因此，合理地運(yùn)用太陽能和半導(dǎo)體氧化物制備氫能和有效地治理環(huán)境將受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾暋?/p>

鉍系光催化劑近年來受到廣泛關(guān)注。近年來，具有特定結(jié)構(gòu)及原子數(shù)目的超小型金屬納米團(tuán)簇因其有別于普通納米粒子的獨(dú)特光電性質(zhì)而被人們廣泛關(guān)注。由于納米團(tuán)簇的粒徑與費(fèi)米波長(zhǎng)或?qū)щ娮拥牡虏剂_意波長(zhǎng)相近，量子效應(yīng)使其具有類似金屬有機(jī)分子的能級(jí)性質(zhì)。這種離散的電子月前使得金屬納米團(tuán)簇具有階梯狀光吸收、熒光發(fā)射等性質(zhì)，因而作為光敏劑或助催化劑在光催化應(yīng)用中具有良好前景。

石墨烯是一種能隙為零的半金屬，在光催化領(lǐng)域，由于石墨烯具有獨(dú)特的電子特性，極大的比表面積和較高的透明度使其成為合成復(fù)合光催化劑的理想載體，石墨烯的電子遷移率非常高，利用石墨烯對(duì)光催化劑進(jìn)行改性，不但可以實(shí)現(xiàn)寬波段的光吸收，而且還能使電荷在轉(zhuǎn)移過程中與催化劑更加匹配，提高其光催化性能；其次是石墨烯具有獨(dú)特的二維面結(jié)構(gòu)而具有較大的比表面積，當(dāng)形成復(fù)合物時(shí)能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生對(duì)污染物強(qiáng)烈的吸附作用，有利于光催化降解的進(jìn)一步進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種光催化降解印染廢水的處理工藝，其采用光催化的方式降解其中的染料，所采用的光催化劑為鉍納米團(tuán)簇-鉍納米粒子/TiO₂/石墨烯復(fù)合光催化劑。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案：采用一種可見光降解的方式處理印染廢水，并制備了一種具有優(yōu)異光催化降解活性的鉍納米團(tuán)簇-鉍納米粒子/TiO₂/石墨烯復(fù)合光催化劑。

該可見光降解印染廢水的處理工藝，包括如下步驟：