[发明专利]Au/ZnO三维反蛋白石异质结构光催化剂及其原位制备方法和应用有效

专利信息
申请号: 201710266539.5 申请日: 2017-04-21
公开(公告)号: CN106994343B 公开(公告)日: 2019-09-06
发明(设计)人: 孟苏刚;付先亮;陈士夫 申请(专利权)人: 淮北师范大学
主分类号: B01J23/60 分类号: B01J23/60;C02F1/30;C02F1/32;C02F101/34
代理公司: 安徽省合肥新安专利代理有限责任公司 34101 代理人: 卢敏
地址: 235000 *** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: au zno 三维 蛋白石 结构 光催化剂 及其 原位 制备 方法 应用
【说明书】:

发明公开了Au/ZnO三维反蛋白石异质结构光催化剂及其原位制备方法和应用,其特征在于:光催化剂是由原位生长法制备的Au/ZnO三维反蛋白石异质结构,Au纳米颗粒均匀镶嵌在ZnO三维有序FCC孔结构内外两侧。本发明光催化剂的一步原位制备方法,具有活性稳定性高、制备工艺简单、反应条件可控的优点,所得催化剂可用于水体中有机污染物(尤其是环境内分泌干扰素)的光催化降解治理,具有很高的降解率和矿化率。

技术领域

本发明涉及复合纳米材料光催化剂制备及环境污染物治理领域,具体涉及一种高性能的三维有序大孔-介孔Au/ZnO异质-反蛋白石结构光子晶体的制备及其在光催化领域的应用。

背景技术

当前,工业化的发展为社会创造着巨大的物质财富的同时,也造成了严重的环境污染。特别是近几十年来,环境内分泌干扰物质(Environmental Endocrine Disruptors,EEDs)的广泛生产和使用(各行各业的化学品,包括杀虫剂、阻燃剂、杀菌剂、农药、消毒剂、清洁剂和塑料等等,其中塑料工业中使用尤甚),已致使其进入自然水体中,严重危害了动物和人体的生殖系统和遗传(早熟、男性女性不妊、男性精子数量质量下降、男性生殖器异变、睾丸变小、母乳减少、生育男孩的能力下降、先天畸形、后代学习能力下降与多动症、子宫癌、乳癌等生殖系统的各种异常,而且EEDs进入人体产生的后遗症会祸延第二代甚至第三代)。

EEDs是指可以模拟人体荷尔蒙(激素)并可扰乱内分泌的物质。它主要包括双酚A(BPA)、雌二醇(E2)、烷基酚、邻苯二甲酸盐、多溴联苯醚(PBDEs)、六溴十二烷(HBCD)、多氯联苯(PCB)和四溴双酚A(TBBPA)[4-6]。其中双酚A由于其独特的性质,而被用作各种有机化工原料。例如因双酚A添加到塑料中可以使其耐用、轻巧、抗冲击、无色透明和防止酸性物质(水果、蔬菜等)从内部侵蚀金属,而被广泛应用于奶瓶、饮料与食品的包装袋以及其他数百种日常生活用品之中。仅2010年全球BPA生产量达600万吨,其中我国产量高达60万吨,而且我国还有进口30万吨。BPA是我国需求量增长较快的化学品之一,因而BPA的产量也呈现快速的年增长态势。现在,BPA在我国各地区水体中已广泛存在。而最早将BPA禁止或限制使用的法律标准是2010年实施的欧盟《Restriction of Hazardous Substances,RoHS》。我国则是从2011年起,禁止生产、进口和销售聚碳酸酯和其他含BPA的婴幼儿奶瓶。

正因BPA在环境中已广泛存在和对生物严重的毒副作用,去除环境中BPA的研究受到了各国的高度关注。一方面是控制BPA向水体中的释放,另一方面是对水体中已存在的BPA进行技术去除。经调研,BPA的去除主要有物理吸附、微生物法以及化学氧化法。物理吸附法虽然简便,但是存在吸附-脱附平衡,致使水体中依然有BPA残留,而且吸附容量受pH和温度等因素影响大。微生物法通过微生物富集-降解BPA,然而此法需时长、降解率低。化学氧化法包括电化学氧化(设备复杂)、化学试剂氧化(试剂流失、造成二次污染)和光化学氧化。其中光催化氧化技术由于太阳光驱动、绿色和反应条件温和显示了巨大的应用潜力。但是,目前用于BPA降解的光催化剂大都为紫外光响应的半导体,如ZnO、TiO2等。虽然也有部分可见光响应光催化剂,如Ag3PO4、Pd/g-C3N4等,但是其光催化效率低,特别是矿化率较低,这就意味着BPA并没有被完全氧化为CO2和H2O,而是生成了其他有机物分子(造成二次污染)。那么如何设计光催化剂以提高其太阳光利用率和BPA矿化率呢?

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