[發(fā)明專利]一種用于污水處理的柱狀陣列光催化劑及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810041286.6
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108187654A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳慶;司文彬
• 申請（專利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J35/10;C02F1/30
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，公開了一種用于污水處理的柱狀陣列光催化劑的制備方法。包括如下制備過程：（1）采用抗蝕劑薄層對基底表面進行掩蔽后，通過光刻技術(shù)制得狀陣列結(jié)構(gòu)的基底；（2）按照以下原料組分配置混合溶液：無水醋酸鋅25~28%、乙醇胺15~20%、乙二醇甲醚52~60%，將柱狀陣列基底浸入所得混合溶液，提拉并烘干，完成基底對醋酸鋅的吸附；（3）對基底上的醋酸鋅進行煅燒，即得用于污水處理的柱狀陣列結(jié)構(gòu)納米氧化鋅光催化劑。本發(fā)明制得的光催化劑與普通光催化劑相比，比表面積大，對光能的利用率高，光催化活性強，催化效率高，穩(wěn)定性好，可在水中有效催化降解污染物，并且過程簡單，原料易得，生產(chǎn)成本低，對環(huán)境無污染，具有規(guī)模化推廣生產(chǎn)前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，公開了一種用于污水處理的柱狀陣列光催化劑及制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟和城市化進程的發(fā)展，水資源緊缺和水環(huán)境污染已成為本世紀全球性問題并且日趨嚴重，由此造成的水危機也成為制約我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。近幾年，催化劑在污水處理的應(yīng)用的主要方法是光催化劑法、Fenton法試劑法以及非均相催化氧化和電催化處理污水、酶催化處理污水等，其中，光催化劑法作為新興的高效節(jié)能現(xiàn)代污水處理技術(shù)而備受矚目。

光催化劑法，即光催化氧化法，是一種以n型半導(dǎo)體為敏化劑的特殊光敏化氧化。n型半導(dǎo)體在一定波長的入射光照射下被激發(fā)，其導(dǎo)帶和滿帶上分別產(chǎn)生自由電子和空穴。由光產(chǎn)生的空穴有很強的得電子能力，可奪取半導(dǎo)體顆粒表面有機物或溶劑中的電子，使溶液中的有機污染物被氧化而分解，具有廉價、無毒、穩(wěn)定及可以重復(fù)使用等優(yōu)點，可以利用取之不盡用之不竭的太陽能作為光源激活光催化劑。

在光催化劑發(fā)展中，隨著納米科技的進步，納米超細粒光催化劑以其高效光催化性能受到人們的青睞。其中，納米氧化鋅是一種直接寬帶隙半導(dǎo)體，帶隙能為3.2eV，可有效地被紫外光激發(fā)，因而呈現(xiàn)出良好的光催化活性，作為分子組成簡單的一類無機氧化物，具有無毒、原料易得、制備成本低和生物相容性良好等優(yōu)點，用廣泛，尤其在光催化降解有毒有機污染物方面逐漸顯現(xiàn)出優(yōu)勢，但其比表面積比較低，影響了其光催化效率，因此對納米氧化鋅光催化劑增大比表面積的研究是提高其光催化效率的重要途徑。

中國發(fā)明專利申請?zhí)?01510931839.1公開了一種納米刺球狀氧化鋅光催化劑及制備方法，屬于光催化材料領(lǐng)域，特別是以二水乙酸鋅和環(huán)糊精類化合物及其衍生物為原料的氧化鋅制備方法。其步驟如下：首先用去離子水配制鋅鹽溶液，并在其中添加環(huán)糊精形成混合溶液。靜止若干小時后攪拌并緩慢滴加氫氧化鈉溶液，最后裝入高壓反應(yīng)容器，加熱若干小時后自然冷卻至室溫，離心洗滌沉淀物后烘干得到目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明工藝簡明易操作，所得的氧化鋅是由納米針刺狀氧化鋅圍繞球心集聚生長而成的，具有顆粒尺寸小、分散性好、比表面積大等特點，利于其在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用。

中國發(fā)明專利申請?zhí)?01710554599.7公開了一種納米氧化鋅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：步驟（1）和步驟（2）利用簡單的水熱反應(yīng)制備氧化鋅納米片，降低了反應(yīng)成本，此時的納米氧化鋅結(jié)構(gòu)呈球形，尺寸大小不均一；步驟（3）利用溶膠-凝膠法制備得到氫氧化鐵凝膠，具有極高的比表面積，是優(yōu)良的催化劑載體，還是性能優(yōu)良的吸附劑；（3）將得到的氧化鋅納米片，分散到氫氧化鐵凝膠中，煅燒制備得到ZnO/a-Fe₂O₃納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)，粒子呈短柱狀或棒狀結(jié)構(gòu)，粒徑在80nm左右范圍均勻分布，具有極好的光催化降解性。

根據(jù)上述，現(xiàn)有方案中納米氧化鋅光催化劑比表面積較低，光利用率低，光催化效率和效果較差，穩(wěn)定性差，無法在水中快速高效降解污染物，同時傳統(tǒng)的改性技術(shù)復(fù)雜，改性效果差，成本較高，鑒于此，本發(fā)明提出了一種用于污水處理的柱狀陣列光催化劑的制備方法，可有效解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容