[發明專利]一種利用Ga2O3薄膜催化降解有機污染物的裝置

在審

• 申請號: 201811538246.9
• 申請日: 2018-12-16
• 公開（公告）號: CN109529800A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 鄧金祥;張浩;楊倩倩;李瑞東;徐智洋;孫俊杰
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01J23/08
• 分類號: B01J23/08;B01J35/00;B01J37/02;A62D3/176;A62D101/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種利用Ga₂O₃薄膜催化降解有機污染物的裝置，屬于半導體材料光催化降解有機污染物領域。在容器中設置卡槽，將沉積了一層Ga₂O₃薄膜材料的石英基片卡在卡槽中，以便重復利用Ga₂O₃薄膜催化降解有機污染物。采用石英片作為Ga₂O₃薄膜生長的基片，對石英基片進行超聲清洗；采用射頻磁控濺射設備在石英基片上沉積一層Ga₂O₃薄膜材料；采用管式爐對Ga₂O₃薄膜材料進行退火處理；將附著Ga₂O₃薄膜的石英片放入容器卡槽中，在紫外光照下進行有機污染物降解。本發明采用磁控濺射法在石英基片上沉積一層納米尺寸的Ga₂O₃薄膜，在容器中設置卡槽完成對石英基片的固定，實現了對Ga₂O₃材料的重復利用。

技術領域

本發明涉及一種利用Ga₂O₃薄膜催化降解有機污染物的裝置，屬于半導體材料光催化降解有機污染物領域。

背景技術

隨著工業的發展，越來越多的有機污染物(例如：全氟辛酸、鈦酸二甲酯等)被排放到自然環境中，威脅著人類的安全。為了降解各類有機污染物，科研人員采用熱處理法、還原降解法、光化學降解法和半導體光催化降解法等多種手段對有機污染物進行降解處理。半導體光催化工藝具有可在室溫下進行、成本低、效率高、環境友好等優點，國內外眾多科研單位已經開展此工藝的研究。

半導體光催化技術主要利用紫外光或可見光的作用，使半導體光催化劑被激發出具有活性的光生電子和空穴。空穴能與水發生反應生成氫氧自由基(OH)，電子可以產生過氧化物(O^2-)，根據反應條件，空穴、OH自由基、O^2-、H₂O₂和O₂在光催化反應機制中發揮重要作用，達到直接或間接地降解有機污染物的目的。目前研究選用的的半導體材料常為TiO₂、ZnO、SnO₂等，其中TiO₂因其氧化能力強，化學性質穩定無毒，成為世界上最當紅的納米光觸媒材料。與上述TiO₂等傳統光催化劑相比，Ga₂O₃具有更寬的帶隙(其禁帶寬度E_g＝4.9eV，是目前所知的禁帶最寬的透明導電材料)，因此導帶中的光生電子具有更強的還原能力。

目前半導體光催化降解有機污染物的研究絕大部分采用的為微納米級顆粒材料，此種材料具有較大的比表面積、較高的污染物降解效率，但其具有難以回收、不可重復利用的缺陷，這就限制了其在實際應用中的推廣。

綜上所述，亟需一種既可以降解有機污染物，又可以重復利用的裝置。

發明內容

本發明采用Ga₂O₃作為光催化材料，采用磁控濺射法在石英基片上沉積一層納米尺寸的Ga₂O₃薄膜，在容器中設置卡槽完成對石英基片的固定，實現了對Ga₂O₃材料的重復利用。

本發明的目的可通過如下技術流程實現：

(1)采用石英片作為Ga₂O₃薄膜生長的基片，對石英基片進行超聲清洗。

(2)采用射頻磁控濺射設備在石英基片上沉積一層Ga₂O₃薄膜材料。