[發明專利]一種用于水環境治理的片狀復合磁性光催化劑及制備方法

在審

• 申請號: 202010957789.5
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN111974413A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 陳慶;司文彬;白濤;李鈞
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J35/10;C02F1/30;C02F101/30
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本發明涉及一種用于水環境治理的片狀復合磁性光催化劑及制備方法，光催化劑為鎢酸鉍、鐵酸鋅和鉍酸銀復合形成異質結構。制備方法包括如下步驟：準備原料；將氯化鋅和六水合三氯化鐵投入乙二醇中，再投入片狀鎢酸鉍、醋酸鈉，再加入聚乙二醇，攪拌得到溶液B，進行溶劑熱反應，得到片狀的鎢酸鉍/鐵酸鋅復合磁性材料；將硝酸銀溶解于乙醇，再將片狀的鎢酸鉍/鐵酸鋅復合磁性材料加入硝酸銀的乙醇溶液中，超聲混合；將鉍酸鈉溶解于乙醇中得到鉍酸鈉的乙醇溶液，將鉍酸鈉的乙醇溶液在攪拌的條件下滴加至上述混合液，再將水浴加熱，即得。本發明具有易于分離回收以及促進治理環境污染的優點。

技術領域

本發明涉及光催化劑及其制備技術領域，具體涉及一種用于水環境治理的片狀復合磁性光催化劑及制備方法。

背景技術

環境污染的治理是當今人類所面臨的亟待解決的重大問題之一，光催化氧化法對環境污染的凈化具有能耗低、凈化條件溫和、無二次污染、深度氧化等優點而備受重視。其中光催化劑的成分和形貌設計，處于該技術的核心地位，是光催化氧化效率的關鍵。

污水，通常是指受一定污染的、來自生活和生產的排出水。污水處理一般分為生產污水處理和生活污水處理。生產污水包括工業污水、農業污水以及醫療污水等，而生活污水就是日常生活中產生的污水。人類生產活動造成的水體污染中，工業引起的水體污染最嚴重。它含污染物多，成分復雜，不僅在水中不易凈化，而且處理也比較困難。農業污染主是因殘留在土壤和漂浮在大氣中的農藥和化肥，通過降雨，經過地表徑流的沖刷進入地表水和滲入地表水形成污染。

傳統的污水處理技術主要包括物理法、化學法和生物法等。由于污水中的污染物組成非常復雜，常常需要以上幾種方法組合，才能達到處理要求。這些傳統的污水處理技術大都存在著一些缺點：物理法雖將污染物從水溶液中脫離，但若無后續處理，污染物仍存在較大的環境風險，而且處理介質常需要階段性再生恢復；化學法可降解或消除污染物，但需要投加成本較高的化學藥劑，而且投加的化學藥劑也可能給水溶液中帶來二次污染；生物法利用生物代謝作用消除污染物，價格相對低廉，但往往受限于微生物的代謝能力，對于一些處理難度較大的廢水束手無策。

利用光催化原理處理污水可以較好地解決傳統污水處理技術存在的缺點。光催化原理簡單地說，就是一些半導體材料在紫外線的照射下階帶電子會被激發到導帶，從而產生具有很強反應活性的電子-空穴對，這些電子-空穴對遷移到半導體表面后，在氧化劑如氧氣、水等或還原劑(如污染物或小分子有機物)作用下，可參與氧化還原反應，從而起到降解污染物的作用。近年來，鎢酸鉍光催化劑的研究和應用越來越廣泛。其主要制備方法為高溫固融法和水熱法，但高溫鼓融法制得的材料比表面積較小，且光催化性能較弱；水熱法通常以硝酸鉍和鎢酸鈉為前軀體，可實現樣品性能的調變，但是傳統的穩態水熱方法用時較長，限制了其生產的規模化和廣泛的應用；同時均存在可見光利用率的問題，而鐵酸鋅作為有轉化可見光的潛力的一種半導體，對可見光敏感，在光催化制氫研究課題中受到重視。

鎢酸鉍作為光催化劑以其獨特的電子結構、優良的可見光吸收能力和較高的有機物降解能力，被認為是一種潛在的優良可見光催化材料。但是納米鎢酸鉍光催化劑在使用過程中一方面容易團聚致使光催化活性降低，另一方面由于其粒徑太小導致其分離及回收再生困難。

空心的納米光催化劑與傳統的粉體光催化劑相比較，由于其尺寸小、表面的體積分數較大、表面的化學鍵狀態和電子態與顆粒內部不同、表面原子配位不全，促使表面的活性位置增加，使它的光催化效果也明顯的提高。然而納米材料，由于其大的表面積，低密度，粒徑過小，不利于其與降解液得到有效的分離，容易造成二次污染，限制了其廣泛的應用。鐵酸鋅具有優越的 磁性能，在外加電場存在的情況下，使其可以進行有效的分離，在可見光照射下即可使光生電子-空穴對進行有效的分離。然而純相的鐵酸鋅光生電子-空穴對的復合效率很高，這嚴重的限制了其在光催化領域的應用。研究表明，用金屬氧化物對鐵酸鋅進行修飾，形成異質結構，能有效改善上述問題。

發明內容