[發明專利]一種金基復合光催化劑降解印染廢水的處理工藝

在審

• 申請號: 201711423530.7
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108117130A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 李雪琴
• 申請（專利權）人: 李雪琴
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;B01J23/66;B01J35/02;C02F103/30
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本發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金納米團簇?金納米粒子/TiO₂/石墨烯復合光催化劑。該催化劑首先制得氧化石墨烯，然后在其片層上負載具有光催化活性的TiO₂，再將金納米團簇修飾到負載有TiO₂的石墨烯片層上，并對其進行光還原，該復合光催化劑針對印染廢水具有高催化降解活性。本發明解決了現有技術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染料。

技術領域

本發明涉及一種光催化降解印染廢水的處理工藝，采用金納米團簇-金納米粒子/TiO₂/石墨烯復合光催化劑，該光催化劑的組成和特殊結構使其具有高效的光催化降解活性，該處理工藝具有操作簡單、成本低廉、降解效率高等優點。

背景技術

在紡織印染加工過程中，大量使用了污染環境和對人體有害的助劑，這些助劑大多以液體的形態排放，不可避免地進入水體環境，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、有機污染物含量高、生物降解性差，用常規的方法如物理吸附法、芬頓法等難以治理，導致污染水質長期惡化，嚴重危害水體環境和人類的健康，因此對這類廢水的降解處理顯得十分重要和緊迫。

近年來大量新型環保材料應運而生。納米TiO₂材料正是這種能夠凈化環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、優異的化學穩定性、能量消耗第、無后續二次污染等優點，而且還具有價格低廉、無毒無害、可長期使用等特點，因此近年來備受光催化科研工作者的青睞和關注，并且將其廣泛應用于新能源領域如染料敏華太陽能電池、光解水產氫、微波吸附、光吸附、生物醫藥處理、光伏電池、光催化、鋰離子電池等。

但半導體TiO₂材料也存在一些嚴重的缺陷，例如純TiO₂光催化劑的光生電子空穴對的壽命短，光吸收范圍窄和光轉換效率低，限制了固體粉末催化劑的應用。所以需要對納米二氧化鈦的形貌進行修飾和改性研究，提高其對太陽光吸收效率已經迫在眉睫。因此，合理地運用太陽能和半導體氧化物制備氫能和有效地治理環境將受到人們越來越多的重視。

貴金屬納米粒子可以提供催化反應的活性位點，同時，較低的費米使其能夠快速捕獲光生電子，加速電荷的界面轉移，延長光生載流子的壽命，因而可作為助催化劑提高光催化太陽能的轉化效率。此外，一些特殊貴金屬如金、銀納米粒子在可見光區域具有等離子共振吸收，可以有效地拓展光催化劑的光吸收范圍。近年來，具有特定結構及原子數目的超小型貴金屬納米團簇因其有別于普通納米粒子的獨特光電性質而被人們廣泛關注。由于納米團簇的粒徑與費米波長或導帶電子的德布羅意波長相近，量子效應使其具有類似金屬有機分子的能級性質。這種離散的電子月前使得貴金屬納米團簇具有階梯狀光吸收、熒光發射等性質，因而作為光敏劑或助催化劑在光催化應用中具有良好前景。

石墨烯是一種能隙為零的半金屬，在光催化領域，由于石墨烯具有獨特的電子特性，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，利用石墨烯對光催化劑進行改性，不但可以實現寬波段的光吸收，而且還能使電荷在轉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特的二維面結構而具有較大的比表面積，當形成復合物時能夠誘導產生對污染物強烈的吸附作用，有利于光催化降解的進一步進行。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發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金納米團簇-金納米粒子/TiO₂/石墨烯復合光催化劑。

實現本發明的技術方案：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異光催化降解活性的金納米團簇-金納米粒子/TiO₂/石墨烯復合光催化劑。

該可見光降解印染廢水的處理工藝，包括如下步驟：