[發明專利]一種高效降解有機污染物的新型壓電光催化劑、制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110684928.6
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113385169A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 侯文杰;柳麗芬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;C02F1/30;C02F1/34;C02F1/461;C02F1/467;C02F1/72;C02F101/38;C02F101/30
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 劉秋彤;梅洪玉

本發明提供了一種高效降解有機污染物的新型壓電光催化劑、制備方法及應用，屬于液相污染物凈化處理、新型材料制備技術領域。在不銹鋼網上用硅溶膠固定涂覆納米催化劑BaTiO₃/Bi₂WO₆，作為導電陽極，陰極是碳棒，兩極經鱷魚夾及導線和外電阻構成閉合電路回路，可見光源由燈提供，構成的系統可實現對典型有機污染物羅丹明B的高效去除。

技術領域

本發明屬于液相污染物凈化處理、新型材料制備技術領域。涉及BaTiO₃/Bi₂WO₆新型納米壓電光催化劑，并用新型催化劑實現了有機污染物的高效降解，且效果穩定，為進一步開發其他壓電光催化劑提供了參考，為有機染料廢水的凈化處理提供科學基礎。

背景技術

羅丹明B(Rhodamine B)是一種典型的有機染料，又稱若丹明B、玫瑰紅B、玫瑰精B、堿性玫瑰精，分子式為C₂₈H₃₁ClN₂O₃，是一種具有鮮桃紅色的人工合成的染料。我國是染料制造和消費的主力軍，印染廢水的排放量也很大，經統計，由于染色過程效率低下，每年的年染料產量有超過3％(高達20萬噸)通過染色和處理操作釋放到自然環境中。首先，染料廢水會降低水體透明度、消耗大量的氧氣、影響水體自凈能力、并影響生物生長，對水體造成不同程度的污染。其次，很多染料還具有致癌和致畸性，威脅飲用水源，對人體危害很大。

目前，去除水中有機污染物的各種技術包括吸附法、生物法、光催化氧化法和膜分離等。但是這些技術都有一定局限性，例如吸附法和膜分離法成本高、難再生、某些有機染料在再生之前易產生二次污染，生物降解法和光催化處理效率低、過程緩慢等。

壓電光催化技術繼承了光催化材料的化學反應優勢，結合了壓電材料的壓電效應，成為當前水污染治理領域的研究熱點之一。壓電光催化材料通過改變機械能或超聲波能量觸發壓電效應而產生交變電場，促進光催化材料的光生載流子的分離，抑制電子和空穴的復合，從而提高復合材料的光催化效率。鈣鈦礦是一種典型的具有鈣鈦礦結構的壓電催化材料，廣泛用于壓電催化劑的研制。鈣鈦礦結構的BaTiO₃具有良好的壓電系數(D33)～200pc/n和較高的結構穩定性，是目前研究最多的材料，具有廣闊的應用前景。但是目前將BaTiO₃/Bi₂WO₆壓電光催化材料應用于去除有機染料廢水的報道還未出現。

本申請以BaTiO₃/Bi₂WO₆為壓電光催化劑，選擇典型的有機污染物羅丹明B作為目標污染物，以此催化劑快速降解去除羅丹明B。

發明內容

本發明制備了一種去除有機污染物效率高、制備過程簡單、穩定性高的新型半導體催化材料。BaTiO₃/Bi₂WO₆對羅丹明B處理凈化效率高、能耗低。

本發明的技術方案：

一種高效降解有機污染物的新型壓電光催化劑的制備方法，步驟如下：

(1)將Ba(OH)₂、鈦酸四丁酯溶于去離子水中，其中Ba(OH)₂與鈦酸四丁酯的摩爾比為1:1，然后用NaOH溶液將pH調節為13，接著攪拌均勻后將溶液轉入聚四氟乙烯內襯高壓釜中，反應結束后，用乙醇和去離子水洗滌多次后烘干得到純BaTiO₃粉末。