[發明專利]一種CuS摻雜納米TiO2

有效

• 申請號: 201910070066.0
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109647437B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 余長林;周晚琴;李德豪;楊凱
• 申請（專利權）人: 廣東石油化工學院
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;C02F1/30;C02F1/70;C02F101/22
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 胡丹丹

本發明涉及催化劑的制備技術領域，具體公開了一種CuS摻雜納米TiO₂光催化劑、制備方法及其應用。本發明提供的CuS摻雜納米TiO₂光催化劑的制備方法，采用TiO₂包覆CuS納米棒得到TiO₂/CuS結合牢固的光催化劑，避免了傳統CuS負載型TiO₂光催化劑使用過程中易發生CuS流失導致催化劑活性下降以及污染環境的弊端；同時，本發明的催化劑對太陽能利用率高且對廢水中Cr(Ⅵ)具有良好去除率。

技術領域

本發明涉及催化劑的制備技術領域，具體涉及一種CuS摻雜納米TiO₂光催化劑、制備方法及其應用。

背景技術

隨著工業化進程的不斷深入，電鍍、冶金、皮革、印染和顏料行業的迅速發展，環境中產生了大量的含鉻廢水。鉻在水中通常以Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的形式存在，而六價鉻離子難降解、高毒且具有致癌性，若直接排入水體，會對環境和人類健康產生嚴重危害。目前國內外處理含鉻廢水的主要方法有物理處理法、化學處理法和生物處理法等，然而，傳統的處理方法難以達到令人滿意的效果，而近年來發展的光催化技術具有工藝簡單、能耗低、操作條件容易控制和使污染物降解徹底的特點，被認為是具有良好發展前景的環保新技術。光催化還原法處理含Cr(Ⅵ)廢水，主要是利用半導體光催化劑對Cr(Ⅵ)的吸附性能，同時利用自然界存在的光能激發半導體光催化劑中的價帶電子，并利用光生電子的強還原性，把Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ)并生成氫氧化物沉淀的形式，從而達到去除廢水中Cr(Ⅵ)的目的。

目前，高性能的光催化材料主要有TiO₂、ZnS以及CdS等，而納米TiO₂因其具有獨特的表面效應、量子效應、尺寸效應及較高的化學穩定性、良好的紫外光催化活性等優點成為當前最有應用潛力的光催化材料之一。但單純的納米TiO₂在處理含Cr(Ⅵ)廢水時還存在如下問題：1.納米TiO₂催化劑對Cr(Ⅵ)的吸附能力不夠強，導致光生電子的有效利用率不高，對Cr(Ⅵ)的去除率不高，難以處理溶度較高或量比較大的工業廢水；2.TiO₂是寬禁帶光催化劑，銳鈦礦相二氧化鈦的禁帶寬度為3.2eV，吸附閥值約為387nm，其只能被紫外光所激發，而紫外光只占太陽光能量的4％左右，因此，TiO₂光催化反應的太陽能利用率比較低。為此，現有技術中公開了一種CuS修飾的固定化TiO₂納米帶光催化劑的制備方法，該方法是先制備固定化TiO₂納米帶，然后將所述TiO₂納米帶置于硝酸銅和硫化鈉混合液中進行連續離子層吸附，制得CuS負載的TiO₂光化學催化劑。然而，CuS負載的TiO₂光化學催化劑在使用過程中容易發生CuS流失，造成催化劑活性下降，同時流失的CuS還會造成環境污染。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中CuS修飾的納米TiO₂光化學催化劑中CuS易流失導致的缺陷，從而提供一種工藝簡單的CuS摻雜納米TiO₂光催化劑的制備方法，該方法制得的光化學催化劑對廢水中Cr(Ⅵ)去除率高，且CuS不易流失；同時，本發明提供了根據所述制備方法制得的CuS摻雜納米TiO₂光催化劑及其應用。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種CuS摻雜納米TiO₂光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

將CuS納米棒充分分散于第一溶劑中，加入TiO₂前驅體，混合均勻后將混合液在120～180℃下進行溶劑熱反應8～12h，對所得產物進行冷卻、過濾、洗滌和干燥，即得CuS摻雜納米TiO₂光催化劑。

進一步地，所述CuS納米棒與所述TiO₂前驅體的物質的量比為(0.5～2.5)：1。