[发明专利]一种TiO2/CN23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TiO₂/CN23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富营养化原水。本发明的改性方法包括将以尿素为原料制备出的g‑C₃N₄和以三聚氰胺为原料制备的g‑C₃N₄按2:3的比例混合制备得到CN23以及TiO₂负载制备TiO₂/CN23。TiO₂/CN23晶体形状较为规整，呈小圆球状，团聚聚合在一起。该晶体的主体结构为g‑C₃N₄，TiO₂颗粒镶嵌在g‑C₃N₄的表面。g‑C₃N₄能够起到抑制TiO₂聚集的作用，使TiO₂分散开来，有助于充分吸收光，提高催化效率。本发明催化剂制备工艺简单、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TiO₂/CN23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，富营养化原水的处理成为研究热点。富营养化原水由于受到了有机物、氮、磷等化学物质的污染而受到广泛关注，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，富营养化原水的治理迫在眉睫。现今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，经过这些年的不断努力和探索，富营养化原水的处理技术取得了很大的进展。提高富营养化原水的处理技术，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。

富营养化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。富营养化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。富营养化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。富营养化原水中氮磷含量与其他水体相比较高，虽然氮磷的存在不影响健康，但是氮磷的存在表明水体已经受到污染，水质有恶化的趋势。同时，富营养化原水中的有机物含量较高，这导致水体中的高锰酸盐指数较高，水质较差，严重威胁人体健康，不能直接作为生活饮用水水源使用。

光催化氧化是一种新型的水处理技术，本发明重点研发了一种应用于富营养化原水处理的新型光催化氧化剂。与传统的富营养化原水处理方法相比，光催化氧化技术具有工艺简单，氧化降解有机物效率高，可利用太阳能，处理成本低，绿色环境，无二次污染等优点，必将成为水处理方法的重要技术之一。

g-C₃N₄是一种新型光催化剂。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。

发明内容：