[发明专利]一种可回收漂浮型复合光催化球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可回收漂浮型复合光催化球及其制备方法和应用，将TiO₂纳米光催化剂、无水乙醇以及NaOH水溶液混合，水浴中搅拌直至形成稳定的吸附平衡体系；然后滴加溶解有硝酸银的无水乙醇溶液；再将水浴温度升至75～85℃；反应液冷却分离，再经洗涤和真空干燥处理；再与蒸馏水和偶联剂进行水热反应，冷却后滴加至机玻璃半球表面；干燥后将有机玻璃半球体粘合即得所述可回收漂浮型复合光催化球。本发明制备工艺简单，制备得到的复合光催化球可漂浮于海水中且可回收，应用于可见光激发降解海水中有机污染物。

技术领域

本发明涉及可见光响应的复合光催化剂制备以及含盐废水体系中光催化氧化降解污染物领域，具体涉及一种应用于可见光激发降解海水中有机污染物的可回收漂浮型复合光催化球的制备方法。

背景技术

随着全球工业和经济的飞速发展，需要面对的新型环境问题也是层出不穷。由于陆地上工业农业废水持续排放和航运需求的不断增加，使得海洋体系中有机污染问题逐渐成为制约我国经济发展的一个重要因素。对海洋体系中有机污染物的处理需要首先克服盐离子的干扰，海水体系是一个盐分较高(3-5％含盐量)的水体系，海水中的有机污染物浓度较低但成分却很复杂，这就使得传统的微生物处理和吸附处理技术很难应用于海水体系污染物处理过程中来。以TiO₂为代表的多相光催化技术由于其绿色、低能耗且可以无选择性地将有机污染物降解成CO₂和H₂O，为处理海水体系中的有机污染物提供一种可能。但目前要将光催化应用于海水体系中还需要首先解决催化剂的激发光源问题。因为能够激发TiO₂产生优异光催化活性的光源波长在紫外区域，而海洋体系中能够应用的实际光源大多分布在可见光范围(75％以上的光)。

目前研究者开展了大量的制备可见光响应多相光催化剂的研究工作，例如公开号为CN201310488120.6的中国发明专利申请文献公开了一种具有可见光响应的光催化材料、制备方法及应用。所述光催化材料包括其表面和内壁附着有纳米二氧化硅颗粒和纳米银颗粒的片状二氧化钛纳米管。一种光催化材料的制备方法，包括以下步骤：(1)采用阳极氧化法制备锐钛矿二氧化钛纳米管；(2)采用物理沉积法沉积二氧化硅纳米颗粒，制备得到二氧化硅/二氧化钛纳米管；(3)采用电化学沉积法沉积纳米银颗粒，制备得到载银二氧化硅/二氧化钛纳米管。实验表明，所述光催化材料具有良好的杀菌消毒作用，能在可见光和/或紫外光辐射下，催化细菌失活。本发明提供的光催化材料，可见光催化活性稳定，光催化效果明显，杀菌效果好，成本低，制备简单，可回收且对环境友好。

但在海水这个典型的盐体系中，无机阴阳离子的存在会干扰光催化过程中产生光生载流子的转移(电子—空穴)，提升了光生电子和空穴的负荷率，从而降低了催化剂的光催化活性。有效分离光生载流子，包括在催化剂中引入光生载流子的捕获中心结构，或引入光生载流子的快速转移结构，是最直接提升量子产率的方法。近年来，在TiO₂催化剂表面引入贵金属纳米粒子，如Ag纳米粒子，形成费米能级等异质结结构，不仅可以有效分离催化过程中的光生载流子，还能同时显著拓展催化剂的可见光响应，进而提升了可见光激发下的量子产率。尤其当贵金属纳米粒子粒径在10nm以下时，贵金属纳米粒子与TiO₂纳米粒子之间的结合作用增强，其异质结结构对可见光下催化活性的提升的作用也越加显著。