[发明专利]一种利用Ga2O3薄膜催化降解有机污染物的装置

说明书

一种利用Ga₂O₃薄膜催化降解有机污染物的装置，属于半导体材料光催化降解有机污染物领域。在容器中设置卡槽，将沉积了一层Ga₂O₃薄膜材料的石英基片卡在卡槽中，以便重复利用Ga₂O₃薄膜催化降解有机污染物。采用石英片作为Ga₂O₃薄膜生长的基片，对石英基片进行超声清洗；采用射频磁控溅射设备在石英基片上沉积一层Ga₂O₃薄膜材料；采用管式炉对Ga₂O₃薄膜材料进行退火处理；将附着Ga₂O₃薄膜的石英片放入容器卡槽中，在紫外光照下进行有机污染物降解。本发明采用磁控溅射法在石英基片上沉积一层纳米尺寸的Ga₂O₃薄膜，在容器中设置卡槽完成对石英基片的固定，实现了对Ga₂O₃材料的重复利用。

技术领域

本发明涉及一种利用Ga₂O₃薄膜催化降解有机污染物的装置，属于半导体材料光催化降解有机污染物领域。

背景技术

随着工业的发展，越来越多的有机污染物(例如：全氟辛酸、钛酸二甲酯等)被排放到自然环境中，威胁着人类的安全。为了降解各类有机污染物，科研人员采用热处理法、还原降解法、光化学降解法和半导体光催化降解法等多种手段对有机污染物进行降解处理。半导体光催化工艺具有可在室温下进行、成本低、效率高、环境友好等优点，国内外众多科研单位已经开展此工艺的研究。

半导体光催化技术主要利用紫外光或可见光的作用，使半导体光催化剂被激发出具有活性的光生电子和空穴。空穴能与水发生反应生成氢氧自由基(OH)，电子可以产生过氧化物(O^2-)，根据反应条件，空穴、OH自由基、O^2-、H₂O₂和O₂在光催化反应机制中发挥重要作用，达到直接或间接地降解有机污染物的目的。目前研究选用的的半导体材料常为TiO₂、ZnO、SnO₂等，其中TiO₂因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光触媒材料。与上述TiO₂等传统光催化剂相比，Ga₂O₃具有更宽的带隙(其禁带宽度E_g＝4.9eV，是目前所知的禁带最宽的透明导电材料)，因此导带中的光生电子具有更强的还原能力。

目前半导体光催化降解有机污染物的研究绝大部分采用的为微纳米级颗粒材料，此种材料具有较大的比表面积、较高的污染物降解效率，但其具有难以回收、不可重复利用的缺陷，这就限制了其在实际应用中的推广。

综上所述，亟需一种既可以降解有机污染物，又可以重复利用的装置。

发明内容

本发明采用Ga₂O₃作为光催化材料，采用磁控溅射法在石英基片上沉积一层纳米尺寸的Ga₂O₃薄膜，在容器中设置卡槽完成对石英基片的固定，实现了对Ga₂O₃材料的重复利用。

本发明的目的可通过如下技术流程实现：

(1)采用石英片作为Ga₂O₃薄膜生长的基片，对石英基片进行超声清洗。

(2)采用射频磁控溅射设备在石英基片上沉积一层Ga₂O₃薄膜材料。