[發(fā)明專利]一種GOQDs/TiO2/WO3光催化劑的制備及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108906032B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧杰;張惠;王曉焱;李娜;韓皓璇
• 申請（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;C02F1/32;C02F101/20
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本發(fā)明涉及的是一種GOQDs/TiO₂/WO₃光催化劑的制備及其應(yīng)用。該材料以三氧化鎢（WO₃）納米片為基底材料，且氧化石墨烯量子點（GOQDs）和二氧化鈦（TiO₂）均勻的負載在WO₃納米片上，制備方法為首先用水熱法將氧化石墨烯制備成尺寸大小均勻的GOQDs，然后采用一步水熱法合成GOQDs/TiO₂/WO₃三元異質(zhì)結(jié)光催化劑材料，提高了TiO₂的光量子產(chǎn)率、拓展了光吸收波長、提高了光催化反應(yīng)的活性。然后以汞燈為紫外光源，以反滲透濃水為原水，以重金屬類內(nèi)分泌干擾物為目標污染物進行光催化工藝處理，通過火焰原子吸收分光光度法對結(jié)果進行監(jiān)測。本發(fā)明制備的光催化劑活性較高，拓寬了光催化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用，為去除廢水中重金屬類內(nèi)分泌干擾物提供強有力的支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化材料、水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及到光催化劑GOQDs/TiO₂/WO₃的制備及其在廢水處理中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

反滲透技術(shù)在污水處理行業(yè)中的應(yīng)用愈加廣泛，反滲透濃水的處理和排放也引起了人們的關(guān)注。其中反滲透濃水中的重金屬類內(nèi)分泌干擾物屬于新型污染物，濃度較低卻對人體和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重影響，威脅了生物和人類的健康，因此，去除反滲透濃水中的重金屬類內(nèi)分泌干擾物具有十分重要的現(xiàn)實意義。

吸附法和膜分離法是處理重金屬類內(nèi)分泌干擾物常用方法，在應(yīng)用的過程中起到了一定的富集作用但是重金屬價態(tài)未發(fā)生改變，沒有達到消除毒性的目的。光催化法是近年來發(fā)展起來的新型技術(shù)，改變了重金屬類內(nèi)分泌干擾物的形態(tài)且能夠在常溫常壓下反應(yīng)，在處理反滲透濃水中的重金屬類內(nèi)分泌干擾物顯示出獨特的優(yōu)勢（魏添昱, 陳榮, 馬田,等. 光催化應(yīng)用于處理水中重金屬離子的研究進展[J]. 江西化工, 2015(5):13-17.）。二氧化鈦（TiO₂）是目前研究和應(yīng)用中最廣泛的半導(dǎo)體材料，然而傳統(tǒng)的TiO₂光催化劑存在兩大主要缺陷：光生載流子極易復(fù)合及較寬的帶隙（3.2ev），為解決上述兩個問題，本專利將WO₃和TiO₂復(fù)合，形成TiO₂/WO₃半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)能夠有效提高電荷分離效率，還可以將光響應(yīng)擴展到可見光區(qū)；另外GOQDs的量子尺寸效應(yīng)、量子限域效應(yīng)和表面效應(yīng)能夠增強光生電子-空穴的分離，進一步提高TiO₂活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種能夠高效去除反滲透濃水中重金屬類內(nèi)分泌干擾物的工藝，無需預(yù)處理，光催化方法簡單安全，操作簡易。通過一步水熱法合成GOQDs/TiO₂/WO₃催化劑，此催化劑具有較高的電子傳輸能力，加強了光生電子還原重金屬離子作用，由于光生空穴的氧化性，反滲透濃水中的有機污染物可以同時去除。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：（一）通過一步水熱法合成GOQDs/TiO₂/WO₃光催化劑，該催化劑以WO₃納米片為基底材料，TiO₂和GOQD_S均勻的負載在WO₃納米片上，WO₃納米片直徑在100nm左右為正交晶型，TiO₂直徑在40nm左右為銳鈦礦型，GOQDs直徑在6nm以下；（二）以GOQDs/TiO₂/WO₃三元異質(zhì)結(jié)納米復(fù)合材料為光催化劑進行光催化反應(yīng)，還原反滲透濃水中的重金屬類內(nèi)分泌干擾物。

具體步驟如下：