[发明专利]光催化净水材料MoO3的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体是一种光催化净水材料MoO₃纳米材料的制备方法及其应用。

背景技术

近年来，水污染的控制与治理已成为人类急需解决的重要问题。染料废水是公认的较难处理的工业废水之一，特别是含阳离子型难生化降解的染料废水，本身对微生物产生毒害作用，而采用混凝处理效果也不理想，故多采用Fenton氧化等高级氧化技术处理或预处理，但这些降解技术反应复杂且需消耗其它化学物质。以半导体材料作为光催化剂进行的光催化氧化-还原反应，以其独特的性能成为一种具有广阔应用前景及最为有效的环境污染治理新技术之一。

光催化氧化-还原技术是利用太阳光或其它光作为能源，在常温常压下将有机污染物完全氧化至CO₂、H₂O及无毒产物，而催化剂自身又可重复利用的技术，是近年来国际上最为活跃的研究领域之一。此方法能处理多种污染物，适用范围广，特别是对难降解的有机染料有很好的氧化分解作用。光催化技术具有操作简单，无二次污染等突出优点，在环保方面有相当诱人的应用前景。该领域的研究方兴未艾，其中高效催化材料是目前的研究前沿之一。MoO₃本身具有较强的表面吸附性能，在光催化领域有广阔的应用前景。除用于光催化降解有机污染物外，MoO₃作为一种n型半导体氧化物，还可用做光催化抗菌材料。

目前国内外对光催化剂的研究主要集中在纳米材料方面，如纳米TiO₂、ZnO、CdS等。采用纳米材料作催化剂具有粒径小、密度小、比表面积大、反应活性高、选择性强等许多优点。但纳米材料做催化剂由于其颗粒小，易悬浮于水中而很难分离。粒径较大的催化剂，虽易于分离，但催化活性又较低。解决这一矛盾的方法一般采用对纳米催化剂进行负载的办法，但往往催化活性会受到一定程度的影响。

发明内容

本发明的目的是提供光催化净水材料MoO₃的制备方法及其应用。采用表面活性剂模板法实现了纳米颗粒的自组装；利用MoO₃纳米材料自身的光催化性能，在降解废水中的有机物的同时达到净化水质的效果。所得到的MoO₃纳米催化剂可循环使用，具有处理效果好，稳定性高，使用成本低，无二次污染等优点。

本发明的技术方案如下：

光催化净水材料MoO₃的制备方法，其特征在于：室温下，制备钼酸铵水溶液，向其中添加表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，混合均匀；搅拌下滴加稀盐酸溶液，至出现大量沉淀，收集沉淀物，反复洗涤、干燥，制得前驱物；焙烧前驱物，获得光催化净水材料MoO₃。

所述的洗涤采用丙酮洗涤，所述的干燥是指在50℃下干燥，所述的焙烧是指400℃焙烧前驱物。

光催化净水材料MoO₃的制备方法，其特征在于：室温下，制备钼酸铵水溶液，向其中添加表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，混合均匀；搅拌下滴加稀盐酸溶液，至出现大量沉淀，收集沉淀物，反复洗涤、干燥，制得前驱物；焙烧前驱物，获得光催化净水材料MoO₃。

所述的洗涤采用丙酮洗涤，所述的干燥是指在50℃下干燥，所述的焙烧是指400℃焙烧前驱物。

光催化净水材料MoO₃的应用，其特征在于用于含有机染料的废液的处理。

将光催化净水材料MoO₃放入含有机染料的废液中，只需太阳光照射，光催化净水材料MoO₃即能使有机染料催化降解。

通大气条件下对有机染料的催化降解率更高。

将本发明制备的MoO₃纳米材料进行脱色率测定：将5mg的本发明制备的MoO₃纳米材料与未自组装的MoO₃纳米材料分别添加入有机染料溶液，对20mg/L的有机染料原溶液和脱色后的溶液进行了紫外-可见(UV-vis)光谱分析。观察有无光照条件下染料加入MoO₃样品后的颜色变化，测定光照前后溶液的吸光度，进而计算MoO₃的脱色率：