[發明專利]一種光芬頓催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910937474.1
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110586140B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 黃在銀;邱江源;劉錦萍;黃慧婷
• 申請（專利權）人: 廣西民族大學
• 主分類號: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;B01J37/08;B01J37/34;C02F1/72;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京勁創知識產權代理事務所(普通合伙) 11589
• 代理人: 楊金賢

本發明提供了一種光芬頓催化劑及其制備方法與應用，屬于催化劑制備技術領域。本發明提供的光芬頓催化劑包括：均相碳摻雜Bi₃Cl₄O半導體光催化劑、還原石墨烯和雜多酸鐵；所述雜多酸鐵原位負載在所述還原石墨烯表面形成復合體；所述均相碳摻雜Bi₃Cl₄O半導體光催化劑負載在所述復合體上。本發明光芬頓催化劑利用均相碳摻雜Bi₃Cl₄O受光激發后產生的電子可及時地傳遞至還原石墨烯表面，進一步與還原石墨烯表面的雜多酸鐵反應，將雜多酸鐵表面的Fe³⁺還原為Fe²⁺促進多相芬頓催化體系中H₂O₂的分解產生羥基自由基降解污染物。實施例的數據表明：光芬頓催化劑光催化2h內，污染物的降解率均在90％以上。

技術領域

本發明涉及光催化材料制備技術領域，尤其涉及一種光芬頓催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

隨著社會的高速發展，環境問題日益嚴重，已經成為制約人類社會可持續發展的主要因素。因此，發展環境友好、高效低成本綠色污染控制技術，設計開發高性能催化劑高效降解環境污染物已成為研究熱點。

傳統芬頓體系的使用pH范圍窄，易形成離子沉淀造成二次污染、H₂O₂濃度高存在設備腐蝕嚴重等問題；多相芬頓催化體系面臨著催化活性位點少、催化效率低，通常需要額外能量或者化學試劑輔助等技術方法聯用，對設備要求高難以直接在實際中大規?；瘧?。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種光芬頓催化劑及其制備方法與應用。本發明提供的光芬頓催化劑中均相碳摻雜Bi₃Cl₄O半導體光催化劑受光激發產生的電子遷移至雜多酸鐵表面，將表面的Fe³⁺轉換成Fe²⁺，用于分解H₂O₂產生羥基自由基降解污染物，提高了污染物降解效率。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種光芬頓催化劑，所述光芬頓催化劑包括：均相碳摻雜Bi₃Cl₄O半導體光催化劑、還原石墨烯和雜多酸鐵；所述雜多酸鐵原位負載在所述還原石墨烯表面形成復合體；所述均相碳摻雜Bi₃Cl₄O半導體光催化劑負載在所述復合體上。

優選地，所述還原石墨烯的質量為均相碳摻雜Bi₃Cl₄O半導體光催化劑質量的10.0～50.0％。

優選地，所述雜多酸鐵的質量為還原石墨烯質量的10～30％。

優選地，所述雜多酸鐵中鐵元素的質量為還原石墨烯質量的1～20％。

本發明還提供了上述技術方案所述的光芬頓催化劑的制備方法，包括以下步驟：

提供均相碳摻雜Bi₃Cl₄O半導體光催化劑和還原石墨烯；

在pH值為1～3的條件下，將所述還原石墨烯、鐵源、十二磷鎢酸鈉和水混合，進行復合反應，得到還原石墨烯負載雜多酸鐵復合體；

將所述還原石墨烯負載雜多酸鐵復合體和均相碳摻雜Bi₃Cl₄O半導體光催化劑分散在N,N-二甲基甲酰胺水溶液中，進行化學自組裝，得到所述光芬頓催化劑。

優選地，所述復合反應的溫度為室溫，時間為16～18h。

優選地，所述還原石墨烯負載雜多酸鐵復合體在N,N-二甲基甲酰胺水溶液中的濃度為0.1～2mg/L。