[发明专利]一种Fe2O3/CNH光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属可见光催化技术领域，涉及一种Fe₂O₃/CNH光催化剂及其制备方法与应用。本发明的目的在于对g‑C₃N₄光催化剂进行改性，并将改性后的催化剂应用于处理微污染原水。光催化降解有机污染物已被公认为最有前景的绿色环境净化技术之一。本发明的改性方法包括对g‑C₃N₄进行酸刻蚀制备得到CNH以及Fe₂O₃负载制备Fe₂O₃/CNH。Fe₂O₃/CNH孔隙较多，结构较为蓬松，主体部分为CNH，为颗粒状物质，Fe₂O₃晶体均匀地负载在CNH上。与石墨相g‑C₃N₄相比，Fe₂O₃/CNH结构细碎，呈颗粒状，比表面积较大，Fe₂O₃成功负载在CNH上，增强催化效果。本发明制备工艺简单、条件温和、稳定性好、成本低廉，具有催化效率高、环保节能、无毒无污染等突出优点，符合环境友好要求，具有广泛的运用前景。

技术领域：

本发明属可见光催化技术领域，涉及一种Fe₂O₃/CNH光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术：

近年来，我国绝大部分城镇的饮用水源都受到了不同程度的污染，饮用水安全面临着巨大的挑战。饮用水水源日益恶化，微污染原水的处理成为研究热点。由于微污染原水受到有机物、氮、磷等的污染，对饮用水源造成威胁，如何实现对这一水源的有效处理以确保饮用水的安全，已成为当前相关研究领域所关注的焦点，微污染原水的治理迫在眉睫。现在自来水厂所使用的常规处理工艺对水中污染物质的去除效果不佳，提高微污染原水的处理技术，不仅有助于提高饮用水的安全可靠性，还可以提高国民经济的发展水平和人民的生活水平。

微污染原水的污染指标以高锰酸盐指数和氨氮为主，水质具有有机物综合指标值较高、氨氮浓度较高、嗅和味明显等特点。微污染原水的主要成因有两个，一是：天然污染物，主要是水中动、植物分解而形成的产物；二是：人类活动产生的污染物。微污染水源水的水质主要受排入的工业废水和生活污水的影响，在江河水源上表现为氨氮、色度、有机物等含量超标。水源水的污染给人类健康构成了巨大威胁，不少有机污染物对人体的生命健康有危害。微污染原水中氨氮含量与其他水体相比较高，虽然氨氮的存在不影响健康，但是氨氮的存在表明水体已经受到污染，水质有恶化的趋势。微污染原水水质较差，影响使用，不能直接作为饮用水源，严重威胁人体健康。

光催化氧化是一种新型的水处理技术，是本实验的研究重点，本实验主要研究光催化氧化对微污染原水处理效果的影响。光源作为光催化氧化水处理技术的核心部分，它的结构、发光方式、光源寿命与光催化氧化的效率密切相关。光催化氧化技术是近30年才出现的水处理新技术。与传统的微污染原水的处理方式相比，光催化运用太阳能，对环境保护具有重要意义，未来光催化技术必将成为水处理的重要方式。

g-C₃N₄光催化剂是一种新型光催化剂，也是本实验所采用的光催化剂。g-C₃N₄是一种富电子的有机半导体，g-C₃N₄的能隙为2.7eV，可以作为紫外和可见光下催化析氢和析氧的非金属光催化剂。g-C₃N₄光催化剂因其独特的结构，在催化氧化有机污染物、制氢制氧等方面都表现出特有的优势。g-C₃N₄在五种C₃N₄中是最稳定的，但目前还没有发现天然的g-C₃N₄，因此目前出现的g-C₃N₄都是人工合成的。g-C₃N₄半导体催化剂作为非金属多相催化剂，在光催化处理水污染方面已取得了较好成果。