[发明专利]一种Zn/g-C3N4臭氧催化剂的制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种Zn/g‑C₃N₄臭氧催化剂的制备方法与应用，所述方法包括如下步骤：提供第一溶液，所述第一溶液包括第一溶剂以及均匀分散于第一溶剂中的g‑C₃N₄；提供第二溶液，所述第二溶液包括第二溶剂以及均匀分散于第二溶剂中的纳米Zn⁰粉末；将所述第二溶液均匀滴入所述第一溶液中，超声搅拌，得到混合物；将所述混合物搅拌蒸干，烘干，研磨，高温煅烧，得到Zn/g‑C₃N₄臭氧催化剂。本发明Zn/g‑C₃N₄臭氧催化剂可用于催化臭氧氧化有机污染物；本发明将零价金属Zn与无机碳氮材料的复合材料用于臭氧催化过程，减少了传统金属催化剂反应后部分金属离子溶出，提高了催化剂活性和稳定性。

技术领域

本发明属于水污染治理技术领域，尤其涉及一种Zn/g-C₃N₄臭氧催化剂的制备方法与应用。

背景技术

臭氧作为一种强氧化剂，标准氧化电位达2.07eV，可以氧化去除有机物，提高难降解有机物和天然大分子有机物的生物降解性，改善絮凝沉淀效果等作用。在水处理过程中，通常用来进行杀菌、消毒、除臭、除味以及脱色等。臭氧氧化有机物可通过两种途径，一是臭氧直接氧化有机物，臭氧可以与部分官能团发生快速反应，如活性苯环、中性烷基胺类、双键以及硫醇类；二是依靠臭氧与水接触后生成羟基自由基(·OH)进行间接氧化，·OH是一种反应性很强且没有选择性的氧化剂。然而臭氧与有机物的反应选择性较强，在低剂量和短时间内不可能完全矿化污染物。为了高效彻底的去除水中的有机物，寻求解决臭氧选择性和利用率低的方法变得尤为重要，因此近几年催化臭氧氧化技术受到越来越多的重视，这也是近年来回用水和工业污水处理领域的研究热点。

在臭氧氧化过程中，加入催化剂可以大大提高难降解污染物如氯苯、氯酚、天然有机物等的去除率。催化臭氧氧化技术按所用催化剂分为两类：一类是以金属离子为催化剂的均相催化反应；另一类是使用固态催化剂的非均相催化反应。均相催化臭氧氧化技术存在矿化率低、金属离子的引入产生二次污染、氧化剂利用效率不高等诸多问题，需要在臭氧催化氧化反应后进行一定的后续处理，这会导致臭氧催化氧化工艺的复杂化，提高水处理成本，从而限制了其实际应用。另外，目前臭氧催化氧化技术中研究最多的非均相催化剂有金属氧化物及负载在载体上的金属氧化物、负载在载体上的贵金属、活性炭等多孔材料。这些催化剂以固态形式存在，具有反应活性高、速率快、易于分离，流程简单等优点，但反应后部分金属离子溶出，造成催化剂活性降低及进一步环境污染，需要在臭氧催化氧化反应后进行一定的后续处理，这会导致臭氧催化氧化工艺的复杂化，提高水处理成本。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种Zn/g-C₃N₄臭氧催化剂的制备方法与应用，本发明将零价金属Zn与无机碳氮材料的复合材料用于臭氧催化过程，解决了传统金属催化剂反应后部分金属离子溶出，造成催化剂活性降低及进一步环境污染等问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种Zn/g-C₃N₄臭氧催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

提供第一溶液，所述第一溶液包括第一溶剂以及均匀分散于第一溶剂中的 g-C₃N₄；

提供第二溶液，所述第二溶液包括第二溶剂以及均匀分散于第二溶剂中的纳米Zn⁰粉末；

将所述第二溶液均匀滴入所述第一溶液中，超声搅拌，得到混合物；

将所述混合物搅拌蒸干，烘干，研磨，高温煅烧，得到Zn/g-C₃N₄臭氧催化剂。