[发明专利]一种包覆的ZH型SrTiO3

说明书

本发明公开一种包覆的ZH型SrTiO₃/(BiFeO₃@ZnS)光催化剂及其制备方法和应用。采用等电点和连续离子层吸附方法制备SrTiO₃/(BiFeO₃@ZnS)光催化剂。在这个光催化体系中，SrTiO₃和BiFeO₃形成Z型光催化体系，包覆在BiFeO₃表面的ZnS纳米薄膜与BiFeO₃形成异质结体系。本发明的SrTiO₃/(BiFeO₃@ZnS)光催化剂在同时处理2,4‑二氯苯酚和Cr(VI)时具有高的光催化活性，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化领域，尤其涉及一种包覆的Z型和异质结结合(ZH型)的新型光催化剂SrTiO₃/(BiFeO₃@ZnS)及其制备方法和光催化同时降解2,4-二氯苯酚和转化Cr(VI)的应用。

背景技术

随着现代工业的不断发展，出现了越来越多的环境问题。其中，工厂排放的废水严重影响了水生生态系统的平衡，甚至威胁到人类的健康。在工业废水中经常存在有毒重金属离子和有机污染物。在电镀、制革、造纸等工业废水中，Cr(VI)和2,4-二氯苯酚是常见的污染物。Cr(VI)具有高的毒性、致癌性和致畸性。另外，作为持久性有机污染物的2,4-二氯苯酚具有强的腐蚀性和高的毒性，并且不易在水中分解。当他们共存时会产生更大的危害。常见处理Cr(VI)的处理方法包括：反渗透、吸附、电解和沉淀等方法。处理2,4-二氯苯酚的方法包括活性炭吸附、催化加氢、脱氯和生物降解等方法。一般地，都将2,4-二氯苯酚和Cr(VI) 进行分别的处理，但是这些处理的方法成本高、能耗大、处理周期长，甚至会导致二次污染。光催化技术作为一项绿色的、可持续的并且无污染的技术，并且以其反应条件温和、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。光催化技术能同时氧化有机污染物和还原无机污染物，降低了处理成本并且缩短了处理周期。因此，利用光催化技术同时降解有机污染物2,4-二氯苯酚和转化无机污染物Cr(VI)是一个理想方法。

发明内容

为了解决同时含有2,4-二氯苯酚和Cr(VI)的废水对环境和生态造成的问题，本发明设计并研发了一种新颖的包覆的Z型和异质结结合的光催化剂。为了抑制半导体自身的电子和空穴的复合，在一定的时间内使更多的光生电子和空穴与Cr(VI)和2,4-二氯苯酚反应，并且提供更大的氧化面。本发明研发了三元包覆的ZH型SrTiO₃/(BiFeO₃@ZnS)光催化剂。

本发明采用的技术方案是：一种包覆的ZH型SrTiO₃/(BiFeO₃@ZnS)光催化剂，是由SrTiO₃和BiFeO₃形成Z型光催化体系，包覆在BiFeO₃表面的ZnS纳米薄膜与BiFeO₃形成异质结体系构成的。优选的，所述包覆的ZH型SrTiO₃/(BiFeO₃@ZnS)光催化剂中，按粒子比，SrTiO₃:BiFeO₃＝1:1。

一种包覆的ZH型SrTiO₃/(BiFeO₃@ZnS)光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将Ti(OBu)₄和Sr(NO₃)₂放入无水乙醇中，然后逐滴加入NaOH水溶液，磁力搅拌1.0～2.0h形成均一的悬浊液，将悬浊液转移到反应釜中，温度控制在180℃，处理24h后冷却至室温，离心，用蒸馏水洗涤，所得沉淀干燥，研磨后在马弗炉550℃煅烧2～3h，得SrTiO₃粉末。