[发明专利]一种具有双助催剂的光催化剂(Cu,Pd)-NiGa2

说明书

本发明公开一种具有双助催剂的Z型光催化剂(Cu,Pd)‑NiGa₂O₄/BiVO₄及其应用。采用光照辅助和化学还原沉积方法制备该催化剂：将(Cu,Pd)‑NiGa₂O₄和BiVO₄分散在乙醇溶液中，超声分散5.0min后离心，所得沉淀经干燥后，研磨，转移到马弗炉中，保持温度为500℃条件下热处理2.0h，得Z型光催化剂(Cu,Pd)‑NiGa₂O₄/BiVO₄复合物。本发明中，Cu和Pd不仅能提供更多的活性位点，还可以加速电子转移，合成的(Cu,Pd)‑NiGa₂O₄‑BiVO₄复合光催化剂应用于降解含N有机染料的废水中，具有很高的光催化降解活性。

技术领域

本发明属于光催化领域，尤其涉及新型光催化剂(Cu,Pd)-NiGa₂O₄/BiVO₄的制备及其在光催化含有N元素的有机染料转化为化肥的主要原料NH₄NO₃中的应用。

背景技术

光催化以其反应条件温和、能直接利用太阳能转化为化学能的优势，备受科研人员的关注。光催化能将太阳能转变为化学能，例如光解水制氢、光还原二氧化碳以及光催化转化等。此外，光催化还可以利用太阳能降解有机污染物、还原有毒的阴离子和重金属离子、实现清洁等，因而也是一种理想的环境污染治理技术。光催化在能源及环境保护领域中均显现出巨大的应用前景。光催化是一个崭新的领域，其本质是在催化剂下所进行的光化学反应，因而结合了光化学与催化化学。其基本原理是当能量光子匹配时，电子受激跃迁，形成光生电子-空穴对，在光照下不断地与吸附在催化剂表面的物质发生氧化还原反应，从而将光能转变为化学能(与水作用)或达到污染物的降解(与有机物或重金属离子作用)。光催化以其自身利用光能和室温下可完成深度反应的特性，已成为科研领域最为活跃的研究方向之一。特别是自Honda-Fujishima效应发现以来，半导体光催化技术吸引了大量学者从事该领域的科研。而随着研究面的拓展以及深度的不断增加，光催化研究已拓展至能源、卫生、环境、治污、合成等诸多领域。

近几年，随着工业的快速发展，环境问题已成为人们最关注的问题。尤其是有机染料工业和印染工业的迅速发展，使排入水体中的染料品种和数量也日益增多。由于工业用染料基本上都是有机染料，这类有机染料毒性大、色度深、难降解，其排入水体后会对人类健康造成严重的威胁。事实上，含N和S元素的有机染料的理想矿化产物应该是N₂、NH₄⁺、SO₄^2-和NO₃^-。生成的N₂可以净化水体，生成的NH₄⁺可以与SO₄^2-和NO₃^-结合，分别形成 (NH₄)₂SO₄和NH₄NO₃，它们是肥料的主要原料。在实际应用中，利用光催化技术可以处理含N和S元素的有机染料废水，使其矿化为H₂O、CO₂和NO₃^-、NO₂^-、SO₄^2-、SO₃^2-等无机离子。然而，处理后排放到环境中的废水仍然对生态有影响。因此，为了将废水中含有N 和S元素的有机染料转化为N₂、NH₄⁺、SO₄^2-和NO₃^-，选择合适的光催化剂与光催化转化技术相结合是十分重要的。

发明内容