[发明专利]应用于有机含氟废水的高效选择性二氧化钛光电阳极的制备及产品和应用

说明书

本发明涉及一种应用于有机含氟废水的高效选择性TiO₂光电阳极的制备方法及其产品和应用，以F^‑作为晶面导向剂，三氟甲苯为模板，采用超声‑水热法合成具有高效光电催化性能的（001）晶面的TiO₂分子印迹光电阳极材料，包括载体预处理、（001）晶面TiO₂分子印迹光电阳极材料制备和去氟处理，可高效选择性降低含氟废水的COD，用于水污染处理领域。本发明将分子印迹技术特异的分子识别能力与纳米光电催化氧化技术相结合，充分发挥两者的优势，在提高光电催化选择性降解的同时还能有效解决催化剂回收难的问题，具有较大的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及一种应用于有机含氟废水的高效选择性TiO₂光电阳极的制备方法及其产品和应用，可以有效降低含氟废水的COD，用于水污染预处理领域。

背景技术

氟是地球上分布最广的元素之一，占地壳构成的0.06~0.09%。由于氟的化学性质非常活泼，几乎可与所有的元素相互作用，因而氟大多以化合物的形式存在。3,4-二氟三氯甲苯因分子中含有三氟甲基，具有很强的稳定性，被用作合成含氟农药的主要中间体，该类中间体合成过程中产生的废水具有浓度高、可生化性差、难降解、水质水量变化大等特点。近年来，含氟有机废水的处理方法主要有化学法、物理法、生物法及其组合工艺。与其他传统的水处理方法相比较，高级氧化法具有氧化性强，操作简单，反应彻底，氧化过程无选择性等特点，因而被广泛应用于高浓、难降解农药废水的处理。

光催化氧化技术是高级氧化技术中研究较多的一种，不仅应用范围广、降解速率快、无二次污染、高效节能环保，而且反应条件温和、运行成本低。光催化氧化技术的核心是高效光催化剂的研发。TiO₂半导体光催化剂是近年来研究最多、应用最广的一种高效的无机半导体材料。TiO₂光催化剂常规的制备方法有溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法等，其中，水热法合成体系是处于高温、高压、密闭的环境，流动性差会造成晶粒尺寸难以调控，即，减小晶粒尺寸大小和提高结晶度很难同步实现。为了弥补这个缺点，可以协同超声作用，利用超声的空化效应提高体系的传质传热能力，解决晶粒尺寸和结晶度间的矛盾，从而提高TiO₂光催化剂的光催化活性。但是在实际废水的处理过程中，仍然存在处理效率低。为了有效提高降解效率，解决光催化氧化技术在实际应用中的技术瓶颈，技术联用是一种行之有效的解决方案。

光电催化技术近年来提出的一种能有效促进光生电子和空穴分离并利用光电协同作用的增强型光催化氧化技术，将绿色、环保、高效的光电催化技术应用至废水的深度治理，不仅降解速率快、运行成本低，而且能有效的降解去除水污染物，解决常规物化法、生化法难以去除的有机污染物难题。但在利用纳米TiO₂光电材料处理实际污染体系时，高浓度的无毒或低毒性有机物会与低浓度高毒性有机污染物在催化剂表面产生竞争吸附，造成目标污染物因竞争吸附不占优势而得不到有效降解。分子印迹技术是一种对模板分子具有高选择性识别能力的技术，若将其与光电催化技术结合，构建一种新型的分子印迹型催化材料，可以有效改善光电催化的选择性氧化的能力，提高吸附容量，实现有机含氟废水的安全、高效选择性降解。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种应用于有机含氟废水的高效选择性二氧化钛光电阳极的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的应用于有机含氟废水的高效选择性二氧化钛光电阳极产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种高效选择性二氧化钛光电阳极的制备方法，以F^-作为晶面导向剂，三氟甲苯为模板，采用超声-水热法合成具有高效光电催化性能的（001）晶面的TiO₂分子印迹光电阳极材料，包括如下步骤：

（1）载体预处理