[发明专利]一种新型Z-scheme声催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种新型Z‑scheme声催化剂及其制备方法和应用。采用的技术方案是：用溶胶‑凝胶和水热法合成Pd‑BaZrO₃@WO₃，在超声照射下，用Pd‑BaZrO₃@WO₃作催化剂，声催化降解农药溶液。本发明方法简单新颖，成本低，且不会造成环境污染。

技术领域

本发明属于声催化领域，具体地涉及将Pd-BaZrO₃包覆在WO₃中形成新的包覆Z-scheme声催化剂，以及其在声催化降解农药废水中的应用。

背景技术

多年来，农药的大量使用，也带来了一些问题。如何对残留在水溶液和已排放到环境中的农药进行处理，一直是困扰人类的严重问题。传统对抗生素的处理采用化学吸附、活性污泥和生物吸附等方法。然而，这些方法有许多弊端，如操作时间长，处理不彻底，容易导致二次污染等。因此，找到一个新的处理方法是相当必要的。声催化由于其操作简单，彻底等优点被广泛应用于污染物的治理等领域。因此，可以用声催化的方法来处理农药，弥补传统处理方法的不足之处。

声催化作为一种高级氧化过程，它可以有效的分解农药。声催化利用超声在溶液中的空化效应，发生声致发光和“热点”。一方面，超声空化效应产生“热点”的瞬时温度可以达到5000K和1000标准大气压的高压。这些高温高压可以使溶液中的水分解产生有很强氧化能力的氢氧自由基。另一方面，声致发光能够产生很宽范围的光，这些光可以激发声催化剂。然而在实际应用中超声降解的效率很低。因此，对于声催化反应，选择一个高效而稳定半导体催化剂是非常重要的。宽带半导体作为声催化剂有很强的氧化还原能力，但是，他们只能利用高能量的光。而窄带的半导体能利用低能量的光，电子和空穴易复合。

发明内容

为了解决大量的农药废水不能被安全彻底处理的难题，本发明的目的之一是提供一种具有高效降解农药的新型Z-scheme声催化剂。

本发明的目的之二是提供一种操作简单，成本低，且没有副产物生成并不会造成环境污染的无害化处理农药废水的方法。

本发明采用的技术方案是：一种新型Z-scheme声催化剂，所述的Z-scheme声催化剂是Pd-BaZrO₃@WO₃。优选的，按质量比，Pd-BaZrO₃:WO₃＝(1:1)～(5:1)；Pd:Ba＝0.5:100。

上述的一种新型Z-scheme声催化剂的制备方法，包括如下步骤：将Pd-BaZrO₃和(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁加入到乙醇中，室温下搅拌4～8h，过滤，60～80℃烘干，研磨后在600～800℃煅烧4～6h，得Pd-BaZrO₃@WO₃。

所述的Pd-BaZrO₃的制备方法，包括如下步骤：于BaZrO₃粉末中加入H₂PdCl₄溶液，超声分散15min，60～80℃烘干，研磨后，于600～800℃煅烧5～7h，得Pd-BaZrO₃粉末；按质量比，Pd:Ba＝0.5:100。

所述的BaZrO₃的制备方法，包括如下步骤：将BaCl₂·2H₂O和ZrOCl₂·8H₂O加入到去离子水和乙醇的混合溶液中，在室温下搅拌至无色透明，加入无机碱溶液，冷却至室温，将所得悬浮液转移到反应釜中，160～180℃下反应20～24h，冷却至室温后，离心，依次用醋酸和无水乙醇洗涤，在80～100℃烘干12～14h，得BaZrO₃粉末。

所述的无机碱是NaOH或KOH。