[發(fā)明專利]一種光催化劑及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910446276.5
• 申請(qǐng)日: 2019-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN110280259A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周國(guó)華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/889
• 分類號(hào): B01J23/889;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

本發(fā)明公開了一種光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。所述的光催化劑的通式為L(zhǎng)i_0.1MnCoSi₄O_10.1。該方法將硝酸鋰、硫酸錳和硝酸鈷在常溫下完全溶解在水中，在攪拌下滴加硅酸四乙酯，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌直至生成凝膠，然后烘干凝膠并研磨成粉末，經(jīng)煅燒后獲得通式為L(zhǎng)i_0.1MnCoSi₄O_10.1的催化劑粉體。所制得的催化劑在光照射下能有效地降解廢水中的亞甲基藍(lán)染料，本發(fā)明在常溫常壓下具有催化降解效率高，工藝流程簡(jiǎn)單，無二次污染產(chǎn)生，并且運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到無機(jī)功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前有機(jī)染料廢水已經(jīng)成為主要的水體污染源之一。該廢水具有水量大、濃度高、成分復(fù)雜、色度深和難降解等特點(diǎn)。大多數(shù)染料具有毒性、致癌性、致畸和致突變的作用。亞甲基藍(lán)是一種重要的有機(jī)化學(xué)合成陽(yáng)離子染料，工業(yè)應(yīng)用非常廣泛。例如，可應(yīng)用于麻、蠶絲織物、紙張的染色及竹、木的著色，應(yīng)用于生物、細(xì)菌組織的染色以及應(yīng)用于制造墨水和色淀等。亞甲基藍(lán)在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致含亞甲基藍(lán)染料廢水對(duì)水體的嚴(yán)重污染。目前有機(jī)染料廢水的處理方法主要有生物法、混凝法、高級(jí)氧化技術(shù)、光催化法、吸附法及膜分離法等。生物法受pH值、溫度、鹽份和染料種類等因素的影響，使得生物法處理的效果不夠理想。混凝法的運(yùn)行費(fèi)用較高，泥渣量大而且脫水困難，適用的pH值范圍窄。高級(jí)氧化技術(shù)成本高，常用氧化劑也會(huì)表現(xiàn)出氧化能力不強(qiáng)、存在選擇性氧化等缺點(diǎn)，而且處理過程中容易引入雜質(zhì)造成二次污染。膜分離法的成本較高，操作壓力較大，造成膜法的能耗偏高。

近年來，利用半導(dǎo)體材料光催化降解有毒有害的污染物已成為重要的研究方向。光催化技術(shù)不僅能耗低、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和、無二次污染，而且可有效地將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無機(jī)小分子，達(dá)到完全無機(jī)化的目的。目前使用較多光催化劑是白色的TiO₂，其具有光催化活性高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。然而TiO₂的帶隙較寬，只能吸收λ≤387nm的紫外光，太陽(yáng)能的利用率低。因此，開發(fā)一種代替TiO₂并且能簡(jiǎn)單高效處理亞甲基藍(lán)染料廢水的光催化劑具有重要的意義。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210145478.4的專利申請(qǐng)公開的“雙層催化劑及其制備以及該催化劑在制備均酐中的應(yīng)用”，該催化劑組分繁多，制備工藝復(fù)雜，且制得的催化劑需在溫度為400～430℃條件下使用，能耗高。不利于推廣和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，從而提供一種簡(jiǎn)單有效降解亞甲基藍(lán)廢水的光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種光催化劑，所述的光催化劑的通式為L(zhǎng)i_0.1MnCoSi₄O_10.1。

一種光催化劑的制備方法，其特征在于：所述方法按如下步驟進(jìn)行：

1、制備凝膠：將硝酸鋰、硫酸錳和硝酸鈷完全溶解在水中，所述的硝酸鋰、硫酸錳和硝酸鈷原料在常溫下攪拌溶解，在攪拌下滴加硅酸四乙酯，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌直至生成凝膠；

2、制備催化劑粉體：然后烘干凝膠并研磨成粉末，經(jīng)煅燒后獲得通式為L(zhǎng)i_0.1MnCoSi₄O_10.1的催化劑粉體。

所述的鋰元素、錳元素、鈷元素和硅元素的摩爾比為0.1：1：1：4。

將生成的凝膠在100℃?140℃溫度下烘干并研磨成粉末。

所述的煅燒是將凝膠粉末放入馬弗爐中，在400℃? 900℃溫度下煅燒5?15小時(shí)。