[发明专利]磁性光催化剂制备及用于吸附和光催化降解染料废水

说明书

技术领域

本发明涉及钙钛矿型磁性光催化剂LaFe_xMn_1-xO₃(x＝0.2-0.9)及其前驱体的制备，以及 利用这些物质吸附和光催化降解染料废水。

背景技术

染料污水具有水量大、分布面广、水质变化大、有机毒物含量高、成分复杂以及难降 解等特点，对水生生态系统及其边界环境产生了巨大的冲击，其毒害事件日益暴露。目前处理 染料废水的方法主要有：微波催化氧化法、催化湿式氧化法、电化学阳极氧化法、超声 降解法、光催化氧化法、电絮凝法、均相和多相催化氧化法。

光催化氧化法是近二十年来才发展起来的水处理新技术。据资料报道，光催化氧 化技术不仅可处理各种有机废水，而且完全性好，对环境无任何危害，是处理有毒有 机废水最有前途的方法之一，尤其是利用此方法还可以有效地去除许多难降解或用其 他方法难以去除的物质，如氯仿、多氯联苯、有机磷化合物、多环芳烃等。光催化降 解染料废水国内外已有报道，所用光催化剂多为TiO₂。TiO₂的使用形式主要有悬浮式 和固定式两种。均匀分散于溶液中的悬浮TiO₂能充分吸收光子能量，并且有相对较大 的表面积，因而光催化活性很高.但悬浮状光催化剂又带来了分离难的问题。因而固 定化TiO₂光催化剂的制备受到人们的广泛关注.已有文献报道：将TiO₂负载于空心 玻璃或陶瓷微珠、泡沫塑料，树脂和木屑等载体上制成漂浮型光催化剂，但固定式催 化剂减少了光催化剂的有效比表面积，往往会引起催化活性的降低，限制了光催化剂 的实际应用。

磁性催化剂是一类具有磁响应特性的催化剂，利用磁性微球的磁响应性，可以在外 加磁场作用下实现简单分离，是未来催化剂发展的重要方向。

钙钛矿型复合氧化物往往具有紫外和可见光活性的光催化剂，特定结构的钙钛矿氧化 物还具有磁性，这是目前TiO₂光催化剂所无法比拟的。近几年来，用钙钛矿型复合物做光催 化剂降解有机废水及光解水制氢得到了长足的发展。由于钙钛矿型催化剂有易于“化学剪裁” 的特点，能够在A位及B位搀杂各种金属离子或与其它催化剂复合，从而容易合成出表面吸 附有更多吸附氧和羟基或氧空位的氧化物，从而提高催化活性，且周期表中大部分元素都易 形成钙钛矿型结构，这些都为钙钛矿复合物光催化降解各种废水奠定了基础。

据报道钙钛矿LaFe_0.5Mn_0.5O₃具有铁磁性，我们的实验也证实了这一点。为此通过燃烧 硝酸镧，以及不同比例的硝酸铁与氯化锰，硬脂酸所生成的La-Fe-Mn-硬脂酸络合物溶液，首 先得到前驱体，然后将此前驱体进一步煅烧可获得钙钛矿氧化物超细LaFe_xMn_1-xO₃(x＝ 0.2-0.9)粉本。研究表明：直接燃烧得到的前驱体及其煅烧所得的钙钛矿型LaFe_xMn_1-xO₃(x＝0.2-0.9)氧化物都具有较好的顺磁性，且在紫外和太阳光下都有良好的吸附及光催化 降解染料废水的作用。因此用这两种化合物吸附及光催化降解染料废水有设备简单，催化剂 易于回收，有机物降解彻底，且易于工业化的特点。

发明内容