[发明专利]一种用无金属染料光敏化氧化砷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及可见光薄膜催化剂的制备，尤其涉及一种廉价易得、环境友好、可再生的无金属染料可见光光敏化氧化砷的方法。

背景技术

在环境污染物中，砷是最毒的环境污染物之一，主要以三价的亚砷形式存在，它的性质相对稳定，毒性大，流动性好，分布广泛，不易处理。饮用砷污染的水将造成慢性砷中毒，包括影响皮肤、肝、肾、肺等器官的正常功能，甚至引发癌变，危及生命。

砷的污染在世界各国都引起了极大的关注。尽管砷的去除方法有很多，沉淀法，吸附法，膜分离法，离子交换法，氧化法等，但其都有较大的局限性。

半导体光催化技术已经广泛的应用于污水处理，尤其是染料敏化TiO₂光催化技术。利用染料敏化TiO₂可见光光催化技术能有效的降解环境中的砷污染物，到目前为止有很多染料，比如N719，N3，Z907等。但是这些染料都含有重金属离子，有一定的毒性且价格昂贵，并且染料自身存在不稳定等问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种简便高效的用无金属染料光敏化氧化砷的方法。

本发明用无金属染料光敏化氧化砷的方法，包括如下步骤：

1) 依次用乙醇、丙酮和去离子水超声清洗基体ITO导电玻璃，氮气干燥；

2) 采用刮片法将TiO₂胶体涂在上述ITO导电玻璃上，然后在450℃下焙烧30 min，在ITO导电玻璃表面形成TiO₂薄膜；

3) 将上述表面有TiO₂薄膜的ITO导电玻璃放入0.2～0.5 mmol/L的曙红Y乙醇溶液中浸泡至少12 h，用乙醇清洗，自然晾干，得到表面吸附有无金属染料曙红Y的薄膜电极； 

4) 将As³⁺的化合物、碘化钾和硫酸钠充分溶解于去离子水中，得到电解液，使电解液中As³⁺的浓度为0.2～1.0 mmol/L，碘化钾的浓度为200 mmol/L，硫酸钠的浓度为0.2 mol/L，调节电解液的pH值为2.8～3. 2；

5) 将经步骤3)处理的薄膜电极放入电解液中，以薄膜电极为工作电极，铂电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，加-0.2～0.2 V电压，并用500 W Xe灯照射，将As³⁺氧化成As⁵⁺。

上述的As³⁺的化合物是As(OH)₃、As(OH)₄^?、AsO₂OH₂^? 或 AsO₃^3?。

本发明采用廉价易得的无金属染料曙红Y光敏化降解环境中的As³⁺污染物，具有设备简单、成本低廉、无污染、可以在常温常压下操作的特点，有望进行工业废水处理。

附图说明

图1是无金属染料薄膜电极的吸收光谱；图中：曲线（1）为TiO₂薄膜电极的吸收光谱；曲线（2）为表面吸附有无金属染料曙红Y薄膜电极的吸收光谱。

图2是[As³⁺]初始浓度为0.2 mM，不同电位下生成[As⁵⁺]随时间的变化图；图中：曲线（1）为实施例1中0.2V电位下生成[As⁵⁺]随时间的变化图；曲线（2）为实施例2中- 0.1V电位下生成[As⁵⁺]随时间的变化图；曲线（3）为实施例3中- 0.2V电位下生成[As⁵⁺]随时间的变化图。

图3是电位为0.2 V，不同初始[As³⁺]浓度下生成[As⁵⁺]随时间的变化图。图中：曲线（1）为实施例4中电位为0.2 V，初始[As³⁺]浓度为1.0 mM条件下生成[As⁵⁺]随时间的变化图；（2）为实施例5中电位为0.2 V，初始[As³⁺]浓度为0.5 mM条件下生成[As⁵⁺]随时间的变化图；（3）为实施例1中电位为0.2 V，初始[As³⁺]浓度为0.2 mM条件下生成[As⁵⁺]随时间的变化图。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明。

实施例1