[發(fā)明專利]一種納米級(jí)氧化鎵真空紫外光催化降解全氟辛酸的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810009002.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108264127A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈煒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興市眾盛環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): C02F1/32
• 分類號(hào): C02F1/32;B01J23/08;B01J35/10;C02F101/36
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發(fā)明公開(kāi)了一種納米級(jí)氧化稼真空紫外光催化降解全氟辛酸的方法，由以下步驟組成：納米級(jí)β?Ga₂O₃光催化劑的制備以及利用發(fā)明制得的納米級(jí)β?Ga₂O₃光催化劑光催化降解全氟辛酸。本發(fā)明通過(guò)采用乙二胺的溶液為添加劑，使鎵鹽生長(zhǎng)為束狀的納米級(jí)β?Ga₂O₃，其比表面積高達(dá)30?50m²/g，是商品氧化鎵的3?5倍，更大的比表面積意味著暴露了更多的催化活性位點(diǎn)，催化材料具有更好的催化活性；同時(shí)本方法以真空紫外作為光源，其與催化材料產(chǎn)生的光生電子具有更高的化學(xué)能，且氧化鎵作為深紫外區(qū)域的半導(dǎo)體材料，對(duì)真空紫外的吸收能力更強(qiáng)，因此可更高效的降解全氟辛酸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以納米級(jí)氧化鎵材料的合成及將該材料作為催化劑，以真空紫外光為光源，光催化降解水中持久性有機(jī)污染物全氟辛酸的方法。

背景技術(shù)

全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid, PFOA, C₇F₁₅COOH)是一種人工合成的全氟酸化合物（Perfluorocarboxylic acid, PFCAs），具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，疏水疏油性，熱穩(wěn)定性以及生物累積性，在生活消費(fèi)品生產(chǎn)和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。PFOA主要通過(guò)工業(yè)生產(chǎn)排放到環(huán)境，并在環(huán)境中進(jìn)一步轉(zhuǎn)移，由于其穩(wěn)定性、持久性和生物富集性，使它在環(huán)境中不斷累積。然而PFOA具有眾多的生理毒性，對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)造成重大威脅。因?yàn)槿了岐?dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，對(duì)其降解的方法主要有焚燒法、超聲化學(xué)降解、生物法、光催化法等。焚燒法可高效的降解PFOA，但通常情況下，PFOA污染濃度較低，焚燒法處理能耗過(guò)大，且操作不當(dāng)易產(chǎn)生二次污染；超聲化學(xué)法對(duì)PFOA有一定的降解作用，但具有能量利用率低，能耗大，反應(yīng)條件不易控制等問(wèn)題；生物法對(duì)PFOA的降解不徹底，易造成二次污染。

光催化技術(shù)可以高效的處理某些難降解有機(jī)物，其具有反應(yīng)條件溫和、有機(jī)物降解徹底、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。氧化鈦（TiO₂）作為一種常用的光催化劑，對(duì)PFCAs降解效率并不高。氧化鎵（Ga₂O₃）作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，禁帶寬度在4.2~4.9eV之間，大于TiO₂的3.2eV，從半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)看，Ga₂O₃的光催化氧化/還原能力優(yōu)于TiO₂，但其在波長(zhǎng)為200~400nm的紫外光照射下光催化降解PFOA整體活性仍有待提高，常需要摻雜其他金屬來(lái)提高催化活性。

真空紫外（vacuum ultraviolet ,VUV）是指波長(zhǎng)小于200nm的紫外光，該范圍波長(zhǎng)下紫外光激發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)生的光生電子能量大于普通紫外光源產(chǎn)生的光生電子，利于對(duì)有機(jī)物的降解。

CN105060389A號(hào)中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種貴金屬摻雜氧化鎵光催化降解水中全氟辛酸的方法。其通過(guò)向氧化鎵中摻雜銀、鉑、鈀等貴金屬，減緩氧化鎵表面產(chǎn)生的光生電子與空穴的復(fù)合，從而提高氧化鎵光催化的活性。

上述方法通過(guò)負(fù)載貴金屬提高氧化鎵的催化活性，貴金屬價(jià)格昂貴，難以推廣使用，且存在貴金屬表面易積碳導(dǎo)致催化劑活性降低的問(wèn)題；其使用的氧化鎵為商品，比表面積較小、活性位點(diǎn)較少，整體催化活性較差。

綜上所述，對(duì)現(xiàn)有利用氧化鎵光催化降解PFOA的方法進(jìn)行改進(jìn)，提出一種以高催化活性的納米級(jí)氧化鎵為催化劑，以VUV為光源，高效降解PFOA的方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種低成本、高效率、無(wú)二次污染的全氟辛酸光催化降解的方法，以水熱法制備納米級(jí)β-Ga₂O₃，以VUV為光源，實(shí)現(xiàn)全氟辛酸的光催化降解，達(dá)到去除廢水中全氟辛酸的目的。