[發(fā)明專利]一種可見光響應復合光催化劑的制備方法及應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110322081.7
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113101977B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 鄭輝;楊思煒;伍迪;張世界;李賽婭;韓維航;胡安康
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學;杭州新拜思生物醫(yī)藥有限公司
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;薄盈盈

本發(fā)明涉及光催化技術領域，尤其涉及一種可見光響應復合光催化劑的制備方法及應用，包括以下步驟：(1)在惰性氣體保護下將鐵鹽與有機配體加入到有機溶劑中，得反應液；(2)在無氧環(huán)境下，將反應液進行溶劑熱反應，反應完成后離心得粗產(chǎn)物；(3)將粗產(chǎn)物洗滌，真空干燥后，即得可見光響應復合光催化劑。本發(fā)明制備方法操作簡單，條件易于控制，易于產(chǎn)業(yè)化；通過負載特定的有機配體(ligand A)，擴大了鐵基催化劑的光響應范圍，使其能被可見光激發(fā)，實現(xiàn)可見光下染料的高效降解。

技術領域

本發(fā)明涉及光催化技術領域，尤其涉及一種可見光響應復合光催化劑的制備方法及應用。

背景技術

有機染料作為一種重要的化工產(chǎn)品，與人類的衣食住行密切相關。但隨著染料工業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)生的有機廢水也成為水體污染源之一。甲基橙和靛藍胭脂紅是常見的水體污染物，通常的處理方法有物理吸附，電化學氧化法和膜過濾法，但這些方法降解效率低下、能耗大，還可能造成二次污染，而光降解具有利用太陽能，清潔高效等優(yōu)點。通常TiO₂、WO₃等半導體光催化劑對太陽光利用效率低，價格昂貴。

鐵元素來源豐富、廉價且無毒，鐵基光催化劑具有較窄的禁帶寬度，相比于其他金屬具有更好的光吸收與激發(fā)特性。中國專利文獻上公開了“一種鐵基復合光催化劑陣解低濃度染料廢水的應用”，其申請公布號為CN 110818013A，該發(fā)明以鐵基氧化物為基質，通過與g-C₃N₄和Ce依靠分子間的相互作用力進行負載，通過負載配體，拓寬鐵基催化劑的禁帶寬度，擴大了其對可見光的光響應范圍，使其能被可見光激發(fā)，實現(xiàn)高效的可見光響應。但是，該發(fā)明的鐵基復合光催化劑僅針對低濃度的染料廢水的降解，對高濃度的染料廢水的降解效率較低。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術中存在的問題，提供了一種可見光響應復合光催化劑的制備方法，該方法操作簡單，條件易于控制，易于產(chǎn)業(yè)化。

本發(fā)明還提供了一種由上述制備方法制得的可見光響應復合光催化劑在降解染料廢水中的應用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種可見光響應復合光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)在惰性氣體保護下將鐵鹽與有機配體加入到有機溶劑中，得反應液；

(2)在無氧環(huán)境下，將反應液進行溶劑熱反應，反應完成后離心得粗產(chǎn)物；

(3)將粗產(chǎn)物洗滌，真空干燥后，即得可見光響應復合光催化劑；

步驟(1)中，所述有機配體(ligand A)的結構式為：

本發(fā)明通過負載特定的有機配體(ligand A)，擴大了鐵基催化劑的光響應范圍，使其能被可見光激發(fā)，實現(xiàn)可見光下染料的高效降解。具體的機理為：將氮雜環(huán)卡賓(NHC)的給電子能力與鐵基催化劑的光催化能力相結合。這種復合光催化劑可以被光充分激發(fā)以生成電子-空穴對，而NHC上的孤電子可以迅速與空穴復合，從而延長了光生電子的壽命，提高光催化效率。

作為優(yōu)選，步驟(1)中，所述鐵鹽選自氧化鐵、氧化鐵的水合物、硫酸鐵和硫酸鐵的水合物中的一種。

作為優(yōu)選，步驟(1)中，所述有機溶劑由體積比為1:1的N-N二甲基甲酰胺和乙醇組成。上述有機溶劑組合具有易溶解鐵鹽和配體，促進結晶的效果。

作為優(yōu)選，步驟(1)中，所述有機溶劑由體積比為1:1的N-N二甲基甲酰胺和乙醇組成。

作為優(yōu)選，步驟(1)中，反應液中有機配體的濃度為0.01～1mol/L。

作為優(yōu)選，步驟(2)中，溶劑熱反應的溫度為175～210℃，反應時間為12～20h。