[發(fā)明專利]磁性石墨烯基光催化劑GO-Fe3

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210355421.0
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114618529B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝永梅;李泰廣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號: B01J27/043
• 分類號: B01J27/043;B01J37/20;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/32
• 代理公司: 北京世譽(yù)鑫誠專利代理有限公司 11368
• 代理人: 劉秀珍

本發(fā)明提供了一種磁性石墨烯基光催化劑GO?Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;@CdS及其制備方法和應(yīng)用，涉及光催化劑技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用溶膠?凝膠工藝在Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;上負(fù)載SiOsubgt;2/subgt;殼層，得到Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;的納米球；然后以氯化鎘為原料，將CdS的小顆粒分散在Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;的納米球上；最后將氧化石墨烯(GO)和Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;@CdS在超聲分散于乙醇?水的混合溶液，采用水熱法制備得到GO?Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;@CdS復(fù)合光催化劑。利用本發(fā)明方法所制備的光催化劑在短時(shí)間內(nèi)可使得廢水中的菲和芘幾乎完全降解。所以其在處理多環(huán)芳烴廢水方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及磁性石墨烯基光催化劑GO-Fe₃O₄@SiO₂@CdS及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

水環(huán)境中的PAHs由于具有高毒性和致癌性，已對人類的健康造成了嚴(yán)重威脅。而在處理PAHs廢水的方法中，光催化降解PAHs因其操作簡單，成本低、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。其中TiO₂光催化劑因其低成本、無毒性和高活性而受到廣泛關(guān)注。

但是，TiO₂由于是寬帶隙半導(dǎo)體，只能吸收紫外光(占太陽光的5％)，不能有效地利用可見光(占太陽光的45％)。因此，迫切需要開發(fā)對可見光有響應(yīng)的高效光催化劑。而CdS半導(dǎo)體由于其合適的帶隙使其可吸收可見光。然而，其光生電子空穴容易復(fù)合和易發(fā)生光腐蝕的問題限制了其應(yīng)用。

近年來，通過將石墨烯與CdS耦合可以有效地緩解上述發(fā)生的問題。這主要是因?yàn)槭┚哂袃?yōu)異的電子導(dǎo)電性、獨(dú)特的二維表面和體積比和化學(xué)穩(wěn)定性，可使得CdS中的光生電子可以轉(zhuǎn)移到石墨烯上，從而促進(jìn)電子空穴的分離，進(jìn)而有效地緩解CdS發(fā)生光腐蝕的問題。而進(jìn)一步在實(shí)際應(yīng)用光催化劑降解PAHs的過程中，發(fā)現(xiàn)催化劑存在難以回收的問題，將光催化劑與Fe₃O₄復(fù)合可以很方便地實(shí)現(xiàn)光催化劑的回收再利用。到目前為止，關(guān)于復(fù)合光催化劑GO-Fe₃O₄@SiO₂@CdS的報(bào)道非常少。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種可磁性可分離的GO-Fe₃O₄@SiO₂@CdS光催化劑的制備方法。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種磁性可分離的GO-Fe₃O₄@SiO₂@CdS光催化劑降解菲和芘的應(yīng)用。

為達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

磁性可分離GO-Fe₃O₄@SiO₂@CdS光催化劑的制備方法如下：

(1)Fe₃O₄的制備：將一定量的FeCl₃溶于100mL乙二醇中，使其完全溶解后，再加入一定量的檸檬酸鈉和醋酸鈉混合；然后將混合液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，在180-200℃下保持10-12h；將得到的黑色產(chǎn)物在磁場中進(jìn)行分離洗滌并干燥后，得到磁性Fe₃O₄。