[发明专利]一种氯金酸辅助复合光催化剂降解罗丹明B的方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化环境净化领域。以Co₃O₄/NaTaO₃纳米块为光催化剂，在罗丹明B溶液中加入少量的氯金酸(HAuCl₄)溶液，在可见光下照射30分钟，罗丹明B降解率能达到78％。

背景技术

随着工业化和城镇化进程的快速推进，大量具有致癌性和神经毒性的有机染料废水被排入自然界，严重危害着人类的身体健康，也制约着经济的可持续发展。传统污水处理的方法主要有：物理法、生物降解法及化学法，但效果不理想。近些年发展的半导体光催化技术是一种先进的氧化技术，它是将半导体催化剂与某些光源结合共同作用于废水进行催化降解，相对于传统废水处理技术具有高效节能，且能彻底消除废水中绝大部分有机物的优点，因此受到环境及材料研究者们的广泛重视。钽酸钠(NaTaO₃)半导体具有对环境无毒性，良好的稳定性和优异的光催化活性，在环境保护中有着广阔的应用，如空气净化，水消毒和净化等。但是钽酸钠存在着无法响应可见光的缺陷，与窄带隙的四氧化三钴(Co₃O₄)形成p-n异质结可以有效地响应可见光。本发明中，以Co₃O₄/NaTaO₃纳米块为光催化剂，加入一定量的氯金酸为引发剂，对罗丹明B溶液在可见光下进行降解研究。

发明内容

本发明是一种以Co₃O₄/NaTaO₃纳米块为光催化剂，加入少量氯金酸为引发剂在可见光下降解罗丹明B的方法。

本发明通过以下步骤实现：

(1)取钽酸钠纳米块，加入到乙酸钴溶液中，再加入浓氨水搅拌使混合均匀，搅拌结束后，将分散体系置于聚四氟乙烯内衬中，水热条件下150℃反应三小时，移出上层清液，将沉淀清洗、烘干后得到Co₃O₄/NaTaO₃复合光催化剂，其中Co₃O₄为NaTaO₃质量的5-40％。

所述乙酸钴溶液的浓度为1mmol/L

所述浓氨水的浓度为25wt％，浓氨水与乙酸钴溶液的体积比为16:25。

所述Co₃O₄为NaTaO₃的质量的10％(优选)。

(2)将Co₃O₄/NaTaO₃纳米块放入到盛有罗丹明B溶液的光反应瓶中，将光反应瓶置于暗处，在搅拌下保持30分钟，同时打开循环冷凝水，保持在室温。然后将氯金酸溶液滴加到光反应瓶中，并打开光源，进行光催化实验。每隔6min取出4mL溶液放入到5毫升离心管中，经过离心，取上清液用于总有机碳含量分析。

所述Co₃O₄/NaTaO₃纳米块、罗丹明B溶液、氯金酸溶液的比例为：100mg：100mL：1040μL。

所述罗丹明B溶液的浓度为10mg/L。

所述氯金酸溶液浓度为3.3mg/L。

本发明区别于现有的光催化降解流程是通过在光降解罗丹明B开始前滴加少量的氯金酸作引发剂，在添加氯金酸溶液之后，罗丹明B分子富集在Co₃O₄/NaTaO₃光催化剂表面，同时氯金酸在Co₃O₄/NaTaO₃光催化剂表面被光还原成金纳米粒子，在金纳米粒子的Surface plasmon resonance(SPR)效应和Co₃O₄与NaTaO₃异质结协调提升下，使得罗丹明B被快速降解。

附图说明

图1为所制备的Co₃O₄/NaTaO₃复合光催化剂的XRD衍射谱图；其中，用“#”表示Co₃O₄的峰，用“*”表示NaTaO₃的峰。

图2(a)为所制备Co₃O₄/NaTaO₃复合光催化剂的扫描电镜照片；(b)为透射电镜图。