[发明专利]一种粉末催化材料、含聚苯胺复合多孔纳米催化材料的制备及应用

说明书

本发明公开了一种粉末催化材料为AgFeGeSb₂O₉，采用化学气相冷凝沉积法、高频感应热等离子体法或固相烧结法制备，用于废水中有机污染物的降解催化；以及AgFeGeSb₂O₉‑聚苯胺复合多孔纳米催化材料的制备方法，用于用于废水中有机污染物的降解催化；本发明所制备的催化材料可以更高效的降解废水中的直接耐酸大红C₃₅H₂₅N₇Na₂O₁₀S₂、甲基橙C₁₄H₁₄N₃SO₃Na、环丙沙星C₁₇H₁₈FN₃O₃，且制备工艺步骤简单、成本低以及易操作。

技术领域

本发明涉及两种催化材料的制备及应用，分别是粉末催化材料AgFeGeSb₂O₉和AgFeGeSb₂O₉-聚苯胺复合多孔纳米催化材料。

背景技术

近年来，染料工业得到迅猛发展，使得染料废水成为工业废水排放的最主要来源，其排放量占整个工业废水的35％左右，已成为当前环境的最主要水体污染源之一。染料废水具有水质和酸碱度变化大、色度高、有毒有害物质多等特点，这些染料废水被排放到水体环境以后，在有氧存在时，很难被微生物完全降解，而在缺氧条件下，废水中的有毒有害物质又极易转化成芳香胺等有机致癌物，对人体的健康存在潜在危害，而由此造成的生态损失和经济损失也是不可估算的。因此就目前形势来看，能否妥善解决我国印染行业的污染问题已经成为其是否可以实现可持续发展的重要前提条件。然而一些处理废水的传统的物理方法都只能对染料进行彼此间的相转移，并没有实现其真正的脱色和完全矿化，并且吸附剂、混凝剂等带来的二次污染问题也一直没有得到有效解决；而生物化学和化学法等处理技术的降解不完全，有效除净度也很低，导致所排放废水中的有毒有害物质的含量仍大大超过了国家废水排放的最低标准。因此，尽快的找到一类高效的处理染料废水的方法已经成为水处理环境领域的一个重要研究方向。

近年来，高效、绿色、经济的半导体光催化技术吸引了全世界科学家的注意，并被认为是解决目前环境问题的有效途径。光催化技术是指利用光能进行能量转移巧物质转变，实现有机污染物降解的新反应。其基本原理是当催化剂受到外光源照射时，如果光子的能量高于催化剂的禁带宽度，催化剂的价带电子就会被激发到导带，同时在价带产生空穴，形成电子空穴对，由于电子空穴对具有很强的氧化还原能力，从而使有机物得以降解。

1972年，日本科学家Fujishima和Honda在Nature上首次报道了利用半导体TiO₂单晶电极在紫外光照射下可分解水为氢气的现象，开辟了光催化研究的新纪元。1976年Carry等研究发现在紫外灯照射下TiO₂悬浮液成功降解了难分解有化污染物多氯联苯，将光催化技术应用到环境领域。TiO₂是目前研究最多的光催化材料，然而，TiO₂本身也存在两大缺点，即较窄的光响应范围和较低光生电子-空穴对分离效率，从而限制了它的实际应用。因此，开发新型可见光催化剂势在必行。20世纪90年代中后期，很多研究者发现钽酸盐是一种具有较高光催化活性催化剂，拓宽了光催化材料的选择。钽酸盐光催化剂属于无机层状光催化剂，无机层状材料是一类具有独特结构和性能的半导体材料，近年来已受到人们的广泛关注和研究，它还包括层状铌酸盐光催化剂和层状锑酸盐光催化剂，其中对于锑酸盐光催化剂的研究还是相对较少，其光催化特性及活性的提高还有待科学家们的探索和研究。

因此，如何提供一种吸附能力好、成本低以及易制备的催化材料可以更高效的除去废水中的有机污染物成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容