[發明專利]壓電催化劑的制備方法、壓電催化劑、壓電催化劑的應用及污水處理管道

在審

• 申請號: 202310574307.1
• 申請日: 2023-05-19
• 公開（公告）號: CN116637626A
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 林娜;王勝凡;夏玲;歐陽清華;張彬彬;肖吉成;李海波
• 申請（專利權）人: 深水海納水務集團股份有限公司
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;C02F1/36;C02F1/72;F16L9/21;B01J23/34;B01J23/887;B01J27/057;B01J37/10;B01J37/08
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 孟麗平

本申請實施例涉及廢水處理技術領域，特別是涉及一種壓電催化劑的制備方法、壓電催化劑、壓電催化劑的應用及污水處理管道。在本申請的實施例中，泡沫鋁基吸震壓電催化劑中的鈦酸鋇具有的壓電催化效應可用于降解有機污染物。發泡劑和交聯劑使泡沫鋁基吸震壓電催化劑具有多孔網狀結構，該多孔網狀結構提高了泡沫鋁基吸震壓電催化劑對機械能的吸收轉化效率。因此，本申請實施例制備得到的泡沫鋁基吸震壓電催化劑，能夠在污水處理過程中，吸收污水輸送過程中產生的機械能作為壓電效應的驅動力。使用本申請實施例提供的壓電催化劑處理污水，可以在不外加其他藥劑、不使用超聲設備的條件下在污水處理管道中實現污水的預處理。

技術領域

本申請實施例涉及廢水處理技術領域，特別是涉及一種壓電催化劑的制備方法、壓電催化劑、壓電催化劑的應用及污水處理管道。

背景技術

隨著我國社會經濟的迅猛發展，各類生產活動向水體中排放的有毒有害廢物也逐漸增多，水體污染已嚴重威脅到我國水環境安全及人民的生活健康。

高級氧化技術(Advanced?Oxidation?Processes，AOPs)又稱深度氧化技術，可通過化學和物理化學(光照、電、聲、催化劑、氧化劑等)的方法使污水中的污染物直接礦化為CO₂、H₂O或無機礦物鹽等無機物，或使污染物轉化為低毒、易生物降解的中間產物。

壓電催化技術是近年來新興的一種高級氧化技術，因其具有電耗低等特點受到越來越多研究人員的關注。目前，在進行污水處理時，壓電催化技術中使用的壓電催化劑需要使用超聲波作為其壓電催化效應的驅動力，限制了壓電催化技術在污水處理中的應用。

發明內容

為了使壓電催化技術可以更加方便地運用在污水處理中，本申請實施例提供一種壓電催化劑的制備方法、壓電催化劑、壓電催化劑的應用及污水處理管道，使得壓電催化劑能夠吸收污水中產生的聲音、水波等由振動而產生的機械能作為其壓電效應的驅動力。

為了解決上述技術問題，本申請實施例提供以下技術方案：

在本申請的第一方面，提供一種壓電催化劑的制備方法，該方法包括以下步驟：通過水熱法對反應物進行熟化處理，從而得到所述反應物的熟化產物，所述反應物包括鈦酸鋇顆粒、金屬酞菁和催化劑助劑；提取所述熟化產物，并對所述熟化產物進行炭化處理，從而得到金屬原子負載鈦酸鋇材料；利用所述金屬原子負載鈦酸鋇材料、鋁粉、發泡劑和交聯劑通過熔體發泡法制備得到具有多孔結構的泡沫鋁基吸震壓電催化劑。

在本申請的實施例中，泡沫鋁基吸震壓電催化劑中的鈦酸鋇具有壓電催化效應，使得泡沫鋁基吸震壓電催化劑在機械應力作用下發生形變極化，產生的內置電場為晶體內部的電荷載流子提供驅動力，有效提升電子(e^-)-空穴(h⁺)對的分離效率，從而產生大量的·OH與·O₂^-等活性物質，以降解有機污染物。發泡劑和交聯劑使泡沫鋁基吸震壓電催化劑具有多孔網狀結構，該多孔網狀結構提高了泡沫鋁基吸震壓電催化劑對機械能的吸收轉化效率。因此，本申請實施例制備得到的泡沫鋁基吸震壓電催化劑，能夠在污水處理過程中，吸收污水輸送過程中產生的機械能作為壓電效應的驅動力，例如，吸收污水的流動、污水的波動或聲音等形式的機械能。使用本申請實施例提供的壓電催化劑處理污水，可以在不外加其他藥劑、不使用超聲設備的條件下在污水處理管道中實現污水的預處理。

在一些實施例中，所述金屬酞菁包括銅酞菁、鐵酞菁、鎳酞菁和錳酞菁中的至少一種；和/或，所述催化劑助劑包括ZnO、MoS₂、MoSe₂和WS₂中的至少一種；和/或，所述發泡劑包括過氧化鎂、氫化鈦、碳酸鈉、偶氮二甲酰胺中的至少一種；和/或，所述交聯劑包括過氧化二異丙苯、過氧化二叔丁基、三聚氰酸三烯丙酯、乙酰丙酮鋁中的至少一種。