[發(fā)明專利]一種氮改性鈣鈦礦復(fù)合分子篩的光催化劑及其制備方法與應(yīng)用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911291747.6
• 申請(qǐng)日: 2019-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN111036285B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳敏;劉穎;厲明升;王傳傳;李志豪;趙穎丹;張仲琨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J29/76
• 分類號(hào): B01J29/76;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種氮改性鈣鈦礦復(fù)合分子篩的光催化劑及其制備方法與應(yīng)用方法，所述光催化劑為N?LaFeO₃@MCM?41，該光催化劑的制備方法是按摩爾比1：1：1?3：3?7稱取硝酸鑭、硝酸鐵、尿素、MCM?41，加水溶解，攪拌形成A液；將絡(luò)合劑加水溶解，攪拌形成B液，其中，所述絡(luò)合劑與硝酸鑭的摩爾比為1?4：1；將所述B液緩慢加入A液中聚合成溶膠，干燥、煅燒得到光催化劑，并提供所述光催化劑治理芳香族化合物有機(jī)廢水的應(yīng)用方法。本發(fā)明的光催化劑能高效降解芳香族化合物有機(jī)廢水，制備方法操作方便且成本低，應(yīng)用于芳香族化合物有機(jī)廢水不產(chǎn)生二次污染，節(jié)能環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光催化劑及其制備方法與應(yīng)用方法，尤其涉及一種氮改性鈣鈦礦復(fù)合分子篩的光催化劑及其制備方法與應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

芳香族化合物是一類具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物，它們結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易分解，且毒性很強(qiáng)。芳香族化合物一方面來自高等植物的木質(zhì)素和次生代謝過程，另一方面來自工業(yè)上合成的各種化學(xué)產(chǎn)品，如殺蟲劑、除草劑、染料、炸藥等。苯、苯腈類和酚類等芳香族化合物正以每年百萬噸的數(shù)量被制造出來，這些化合物廣泛的用于燃料和工業(yè)溶劑，而且它們和多環(huán)芳香化合物、氯代聯(lián)苯是生產(chǎn)醫(yī)藥、農(nóng)藥、塑料聚合物、炸藥和其它日用品的最初原料。它們可通過多種途徑進(jìn)入環(huán)境，人工合成的產(chǎn)品在環(huán)境當(dāng)中較難為微生物降解，在利用時(shí)不可避免地泄漏到環(huán)境中，造成對(duì)水體、土壤和大氣的嚴(yán)重污染，可對(duì)人體造成嚴(yán)重的損害，產(chǎn)生癌變、突變和畸變效應(yīng)。由此可見，芳香族化合物廢水的治理是一個(gè)十分值得重視的問題。

現(xiàn)有芳香族化合物廢水的處理方法主要有物理處理法、化學(xué)處理法、生物處理法及其他方法如低溫等離子技術(shù)、納米光催化技術(shù)等。生物降解法雖然具有成熟的處理工藝，成本低，但是僅僅適用于低濃度的芳香族化合物的處理；化學(xué)氧化及高級(jí)氧化技術(shù)法是指在廢水中加入一定量的氧化劑(氧氣、過氧化氫、臭氧等)，在一定的條件下，產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑，使得芳香族化合物被氧化降解，最終完全礦化成為二氧化碳和水的方法。該方法雖然處理效果好，但是由于氧化劑回收比較困難，操作費(fèi)用昂貴，從而影響了其使用；吸附法是處理芳香族化合物比較有效的方法，主要是利用多孔材料來吸附廢水中的污染物，廢水中的污染物會(huì)通過吸附劑的孔道結(jié)構(gòu)進(jìn)入吸附劑的內(nèi)部，然后再可以將吸附劑進(jìn)行一定的處理，使得吸附劑可以循環(huán)使用。但設(shè)備投資量大，吸附劑重復(fù)利用性低和再生問題有待解決；冷等離子體處理廢水技術(shù)是一種兼具高能電子輻射、臭氧氧化和紫外光解等種作用于一體的全新的廢水處理技術(shù)，但是該法耗能較大；納米光催化技術(shù)具有反應(yīng)條件溫和、可利用紫外光和太陽光等條件，將污染物直接間接為CO2、水及其他無害物質(zhì)，耗能小且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。常用的TiO2等光催化劑存在禁帶寬度寬，不能充分利用可見光，量子效率低等缺點(diǎn)，而鈣鈦礦催化劑禁帶寬度較窄，帶隙較小，是一種較好的光催化劑，但是鈣鈦礦存在電子-空穴的復(fù)合率較高的問題，對(duì)大范圍的可見光響應(yīng)不好。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的在于提供一種高效、便捷、節(jié)能環(huán)保的氮改性鈣鈦礦復(fù)合分子篩的光催化劑，本發(fā)明的第二目的在于提供所述光催化劑的制備方法，本發(fā)明的第三目的在于提供所述光催化劑的應(yīng)用方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的氮改性鈣鈦礦復(fù)合分子篩的光催化劑為N-LaFeO₃@MCM-41。

本發(fā)明的光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)按摩爾比1：1：1-3：3-7稱取硝酸鑭、硝酸鐵、尿素和MCM-41，加水溶解，攪拌形成A液；

(2)將絡(luò)合劑加水溶解，攪拌形成B液，其中，所述絡(luò)合劑與硝酸鑭的摩爾比為1-4：1；

(3)將所述B液緩慢加入A液中聚合成溶膠，干燥、煅燒得到光催化劑。

進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述A液中添加軟模板劑。

優(yōu)選的，所述軟模板劑為十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，控制材料的尺寸和提高材料比表面積。