[發(fā)明專利]一種三價鐵離子與硝酸根離子協(xié)同光催化降解染料的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810661840.0
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN108821386A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉偉;胡文娜
• 申請（專利權(quán)）人: 蚌埠學(xué)院
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/32;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發(fā)明公開了一種三價鐵離子與硝酸根離子協(xié)同光催化降解染料的方法，以鐵鹽和硝酸鹽為起始原料，在太陽光或紫外光的照射下，利用Fe³⁺與NO₃^?的協(xié)同催化作用，對染料進(jìn)行降解。本發(fā)明方法對各種類型和結(jié)構(gòu)的染料均有異常明顯的協(xié)同效果。本發(fā)明具有原料廣，成本低，效率高，反應(yīng)條件溫和，后處理簡單，操作方便等特點。不僅為處理染料提供了一個新的思路和方法，而且對構(gòu)建其它新的協(xié)同體系具有重要的指導(dǎo)意義。同時本發(fā)明也有可能在有機(jī)反應(yīng)、有機(jī)合成、電化學(xué)和光化學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三價鐵離子與硝酸根離子協(xié)同光催化降解染料的方法。

背景技術(shù)

光催化技術(shù)由于在環(huán)境污染控制，太陽能及生物制氫，染料敏化太陽能電池生產(chǎn)等眾多重要領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景而吸引人們極大的關(guān)注。到目前為止，金屬氧化物，硫化物，氮化物，以及它們的固溶體等催化劑被廣泛用來降解有機(jī)污染物，同時，許多國內(nèi)外學(xué)者嘗試對光催化劑進(jìn)行大量的改性工作，比如金屬沉積，過渡金屬摻雜，非金屬元素?fù)诫s，表面光敏化，構(gòu)建復(fù)合材料等來提高它們的量子效率和實際應(yīng)用范圍。但是，在光催化劑的應(yīng)用過程中依然有一些需要解決的問題，因為量子效率低，選擇性差，穩(wěn)定性不好及半導(dǎo)體本身結(jié)構(gòu)的不理想等因素會限制光催化劑的催化性能。因此，在光催化領(lǐng)域研究新型具有高活性，高選擇性催化劑或光激反應(yīng)體系還需要付出大量的努力。

專利(CN 108147495 A)一種利用硝酸根離子使染料降解褪色的方法，研究發(fā)現(xiàn)，在太陽光或紫外光的照射下，使用硝酸根離子(NO₃^-)可降解各種染料。其原因是NO₃^-在太陽光或紫外光的照射下，產(chǎn)生羥基自由基(·OH)和·NO₂，然后·NO₂迅速水合生成·NO₃^2─，·NO₃^2─與溶液中的氧氣再接著發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生超氧負(fù)離子自由基(·O₂^─)。即硝酸根離子光解產(chǎn)生的羥基自由基(·OH)以及·NO₃^2─與氧氣反應(yīng)生成的超氧負(fù)離子自由基(·O₂^─)具有強(qiáng)氧化性，對降解染料起到至關(guān)重要的作用。而且，硝酸根離子在反應(yīng)中作為反應(yīng)物，濃度越大越有利于染料降解反應(yīng)的進(jìn)行。但是，在實際應(yīng)用中，使染料尤其是高濃度的染料完全脫色要花較長時間，或者在快速降解染料的同時過高的硝酸根濃度也會對水體造成污染，與人們的理想目標(biāo)還有一定的距離。

研究表明，三價鐵離子(Fe³⁺)在水中水解生成Fe(OH)²⁺，在光照下可產(chǎn)生二價鐵(Fe²⁺)和羥基自由基(·OH)，所以也能將有機(jī)物礦化。這就給我們一個啟示，將Fe³⁺與NO₃^-組合構(gòu)成一個新的協(xié)同光反應(yīng)體系或許是個好方法。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述內(nèi)容，本發(fā)明提供了一種三價鐵離子與硝酸根離子協(xié)同光催化降解染料的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種三價鐵離子與硝酸根離子協(xié)同光催化降解染料的方法，具體步驟如下：

于燒杯中配制1L濃度2.0mg/L-10.0mg/L的模擬染料水溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)液初始pH在6.0-7.0，將鐵鹽(氯化鐵、硫酸鐵等)與硝酸鹽(硝酸鈉、硝酸鉀，硝酸鎂，硝酸鈣，硝酸鋅，硝酸鋁等)同時加入到染料中，以紫外燈或直接以太陽光為光源，光照攪拌反應(yīng)。

其中，控制反應(yīng)溶液中Fe³⁺與NO₃^-的濃度在0.1-20g/L。