[發(fā)明專利]一種可見光催化劑及其綠色合成方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010169588.9
• 申請(qǐng)日: 2020-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN111330564B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃柱堅(jiān);吳思穎;謝曉敏;陳紫盈;鄭芊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/06
• 分類號(hào): B01J23/06;B01J35/00;B01J37/00;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/38;C02F101/30
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

本發(fā)明屬于環(huán)境水處理領(lǐng)域，公開了一種可見光催化劑及其綠色合成方法，包括以下步驟：(1)將氧化鋅、氧化鋁、二氧化鈦混合；然后經(jīng)高能球磨處理，得初產(chǎn)品；(2)洗滌，固液分離，干燥，過篩后得復(fù)合類水滑石材料即可見光催化劑。本發(fā)明制備方法操作簡(jiǎn)單便捷，制備過程中所需能耗低且不產(chǎn)生廢水，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。該催化劑用于在可見光下降解抗生素或有機(jī)染料，光催化反應(yīng)可以在低能量的LED(30W)光源條件下直接投加光催化劑進(jìn)去攪拌反應(yīng)，具有良好的降解四環(huán)素和羅丹明B的效果。整個(gè)處理工藝過程操作簡(jiǎn)便，成本低廉且效率明顯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境水處理領(lǐng)域，涉及一種可見光催化劑及其綠色合成方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

伴隨著各種新興產(chǎn)業(yè)的崛起，人們?cè)谙硎苤?jīng)濟(jì)繁榮所帶來的各種好處時(shí)，各種日益嚴(yán)重的污染問題也成為人們亟待解決的難題。其中各種含有高濃度有機(jī)污染物的生活污水和工商業(yè)廢水的大量排放所導(dǎo)致的全球性水污染問題更是受到了當(dāng)下世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。

光催化反應(yīng)是高級(jí)綠色氧化技術(shù)，它節(jié)能環(huán)保、操作簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定、反應(yīng)條件溫和，在降解污水有機(jī)污染物上表現(xiàn)出色。水滑石性能十分穩(wěn)定，它層板間的陽(yáng)離子在與層間陰離子通過靜電吸引的同時(shí)，層間水分子或?qū)影辶u基也能以氫鍵的方式結(jié)合。水滑石組成與結(jié)構(gòu)的可調(diào)控性是使它可成為優(yōu)異復(fù)合光催化劑的基礎(chǔ)。

但傳統(tǒng)的光催化反應(yīng)效果往往會(huì)受到光源光強(qiáng)、溶液的酸堿度和半導(dǎo)體光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)等方面的影響。且雖然水滑石本身具有一定的催化能力，但其作為光催化劑參與光催化反應(yīng)，往往會(huì)在其內(nèi)部出現(xiàn)光生載流子復(fù)合較快，層間結(jié)構(gòu)容易堆積聚集等情況，所以在僅靠水滑石充當(dāng)光催化劑的條件下，光催化反應(yīng)需求無法得到滿足，故需要一種合適的方法來提高水滑石的催化性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于考慮解決上述問題而提供一種合成復(fù)合類水滑石材料的方法，本發(fā)明利用三種無毒無害的氧化物作為原材料，其來源廣泛，廉價(jià)易得，制備方法簡(jiǎn)單便捷且綠色環(huán)保，可推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種以復(fù)合類水滑石材料作為可見光催化劑的光催化處理廢水的方法。本發(fā)明處理廢水的方法僅需要低能量的LED(30W)光源條件，可以有限地吸附降解有機(jī)染料和抗生素。靜置可實(shí)現(xiàn)固液分離，通過排出上清液回收所利用的光催化劑，且具有較好的二次回收利用率。整個(gè)廢水處理工藝過程操作簡(jiǎn)便，成本低廉且效率明顯。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可見光催化劑的綠色合成方法，包括以下步驟：

(1)將氧化鋅、氧化鋁、二氧化鈦混合；然后經(jīng)高能球磨處理，得初產(chǎn)品；

(2)洗滌，固液分離，干燥，過篩后得ZnAlTi/氧化石墨烯復(fù)合類水滑石材料，即可見光催化劑。

優(yōu)選地，步驟(1)所述中混合原料中Zn、Al、Ti三者摩爾比為2:1:2～1:1:1。混合原料均在市面上購(gòu)買所得。

優(yōu)選地，步驟(1)的原料中還添加了氧化石墨烯分散液(濃度是5～15mg/ml)，所述氧化石墨烯的添加質(zhì)量為混合原料總質(zhì)量的0.1％～1％。

優(yōu)選地，步驟(1)所述中高能球磨處理的條件為：49±5：1，球磨時(shí)間為5～6h,球磨速度為450～900r/min。

優(yōu)選地，步驟(2)所述中離心速度為400～1000r/min，離心時(shí)間為5～10min，干燥時(shí)間為24～48h，所述過篩的篩網(wǎng)目數(shù)為100～200。

1)所述的可見光催化劑在可見光下降解抗生素或有機(jī)染料中的應(yīng)用，具體包括以下步驟：向含抗生素或有機(jī)染料的溶液中加入可見光催化劑；投加低能量的LED燈作為光源，在攪拌條件下進(jìn)行光催化反應(yīng)后靜置，固液分離得上清液。取上清液，于原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定溶液中未被降解有機(jī)染料或抗生素濃度，計(jì)算處理量。