[发明专利]无定型态光催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及无定型态光催化剂及其制备方法，属于光催化剂技术领域。本发明解决的技术问题是水热法、模板法制备光催化剂时需控制的参数比较多，工艺复杂。本发明的技术方案是由可溶性铁盐、硝酸铵、胺类有机物、添加剂混合配制成水溶液，然后通过低温燃烧合成得到具有片状结构的无定型态光催化剂。本发明制备工艺简单，易于工业化生产，制备得到的无定型态光催化剂适用于染料降解以及水处理过程中有机污染物的降解。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及无定型态光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着工业的不断发展，环境污染日益严重，如难降解有机物的去除、水体的富营养化、高浓度工业废水及污染水源的治理等，传统水处理工艺中的物理方法、生物方法往往不能得到满意的结果。光催化降解技术是以太阳光为潜在的辐射源，激发半导体催化剂，产生空穴和电子对，用于降解水中的有机物时，光生空穴将产生·OH等强氧化性自由基，可分解水中包括难降解有机物在内的大多数污染物。此外，光催化降解技术不仅可用于治理有机污染，还能还原某些高价的重金属离子，因而从物质循环的角度看，是一种将太阳能转化为化学能加以利用的方法，是对生物处理法的补充和完善。因此，对光催化降解材料制备技术的研究必然对科技及经济社会发展有较大的促进作用，将加快光催化降解技术的工业化应用进程。

目前光催化剂材料的制备方法主要为水热法、模板法等，其中水热法需要在水热斧中反应后经水洗或乙醇洗，再经干燥得到，模板法需要加入表面活性剂、添加模板、酸度调节等，因而需要控制的参数比较多，工艺复杂，成本较高，尤其是在制备晶态半导体或复合材料时，制备工艺更为复杂。如专利CN102500390B公开了一种氧化铁/钨酸铋复合光催化剂的制备方法，该方法是将五水硝酸铋的硝酸溶液、钨酸铵的氢氧化钠溶液及可溶性铁盐混合后，采用微波辅助加热的水热法制备得到复合光催化剂。专利CN105797739A公开了一种铁氢氧化物/钒酸铋复合光催化剂的制备方法及应用，该方法先通过水热法制得钒酸铋，然后加入尿素、浓硝酸、硝酸铁在加热条件下反应，通过离心、洗涤、烘干、研磨得到复合光催化剂。

低温燃烧合成主要是以可溶性金属盐(主要是硝酸盐)和有机燃料作为反应物，金属硝酸盐在反应中充当氧化剂，有机燃料在反应中充当还原剂，反应物体系在一定温度下加热或点燃引发剧烈的氧化-还原反应，一旦点燃，反应即由氧化-还原反应放出的热量维持自动推进。利用低温燃烧合成反应制备无定型光催化剂尚未见报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是水热法、模板法制备光催化剂时需控制的参数比较多，工艺复杂，利用低温燃烧合成反应制备无定型光催化剂尚未见报道。

为解决上述现有技术存在的不足，本发明提供一种无定型态光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

a.将可溶性铁盐、硝酸铵、胺类有机物、添加剂溶解到去离子水或蒸馏水中，搅拌直至完全溶解，得到均一溶液；

b.将上述溶液转移到加热设备进行加热，直至溶液蒸干形成胶状物质后发生低温燃烧合成反应，最终得到粉末状的无定型态光催化剂。

其中，步骤a中所述可溶性铁盐为硝酸铁、氯化铁或硫酸铁。

其中，步骤a中所述胺类有机物作为有机染料，在反应中充当还原剂，可选择尿素、甘氨酸、丙氨酸或赖氨酸，胺类有机物和铁盐的摩尔比为1:(1～3)。

其中，低温燃烧合成中充当氧化剂的是NO₃^-，所以步骤a中当原料为除硝酸铁以外的其他可溶性铁盐时，需要加入硝酸铵，并且硝酸铵与铁源的摩尔比为3:1。

其中，步骤a中所述的添加剂为葡萄糖、柠檬酸、麦芽糖或可溶性淀粉，添加剂与铁源的摩尔比为1:(1～3)。

其中，步骤b中的加热设备可为加热板、马弗炉或电阻炉加热。

其中，步骤b中，当原料为硝酸铁、甘氨酸时，发生的低温燃烧合成反应是：