[发明专利]一种钪掺杂氧化锌-钒酸铋复合光降解材料及其制法

说明书

本发明涉及光降解材料技术领域，且公开了一种钪掺杂氧化锌‑钒酸铋复合光降解材料及其制法，配方包括以下实验原料：氢氧化锌、柠檬酸、硝酸钪六水合物、三氯化铋、钒酸钠、氢氧化钠等。该钪掺杂氧化锌‑钒酸铋复合光降解材料及其制法，通过稀土元素Sc掺杂ZnO，形成Zn_0.92‑0.97Sc_0.03‑0.08O，Sc降低了ZnO晶体的尺寸，增大了ZnO的比表面积，缩短了光催化过程中光生电子e^‑空穴h+的扩散时间，从而提高了光催化剂对有机染料的降解效率，ZnO光照下与水和氧气作用产生的活性氧，减小了BiVO₄光催化剂电子‑空穴的复合速度，增加了光生电子e^‑的数量，有机染料可以捕获电子e^‑，降低了自身的活化能，提高了光催化材料对有机染料污染物的催化效率和降解效率。

技术领域

本发明涉及光降解材料技术领域，具体为一种钪掺杂氧化锌-钒酸铋复合光降解材料及其制法。

背景技术

有机染料种类繁多，给人们的生活带来绚丽多彩的颜色并产生巨大经济效益，但也产生大量的染料废水排放到环境水体中，导致对自然水体的污染，其主要危害主要有：废水中的染料能吸收光线，降低水体的透明度，大量消耗水中的氧，造成水体缺氧，影响水生生物和微生物生长，破坏水体自净，其中伊红类如曙红Y，伊红Y二钠盐等有机染料易溶于水，其生物毒性较大，对水源和环境造成严重污染和破坏。

光降解通常是指有机物在光的作用下，逐步氧化成低分子中间产物最终生成CO₂、H₂O及其他的离子如NO^3-、PO₄^3-、Cl^-等，有机物的光降解可分为直接光降解、间接光降解，直接光降解是指有机物分子吸收光能后进一步发生的化学反应，间接光降解是周围环境存在的某些物质吸收光能成激发态，再诱导一系列有机污染的反应，间接光降解对环境中难生物降解的有机污染物更为重要。

目前的光降解有机染料氧化锌材料吸收可见光波的段较短，同时光生电子e^-空穴h⁺容易复合，降低了氧化锌材料的氧化还原能力，降低了其光催化效率，并且ZnO颗粒容易发生团聚，形成片状结构，增大了ZnO的晶粒尺寸，减小了ZnO的比表面积，降低了ZnO与有机染料的接触面积，从而导致氧化锌光催化材料不能很好地降解有机染料。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钪掺杂氧化锌-钒酸铋复合光降解材料及其制法，解决了现有的氧化锌材料吸收可见光波的段较短，产生的光生电子e^-和空穴h⁺容易复合，导致氧化锌材料的氧化还原能力不好的问题，同时又解决了ZnO颗粒容易发生团聚，形成片状结构，增大了ZnO的晶粒尺寸，减小了ZnO的比表面积，降低了ZnO与有机染料的接触面积，从而导致氧化锌光催化材料不能很好地降解有机染料的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钪掺杂氧化锌-钒酸铋复合光降解材料及其制法，包括以下重量份数配比的原料：42-58份氢氧化锌、4-8份柠檬酸、0.5-1份硝酸钪六水合物、15-20份三氯化铋、22-27份钒酸钠、0.5-2份氢氧化钠。

优选的，所述氢氧化锌中Zn(OH)₂含量为92.5-95.8％。

优选的，所述柠檬酸质量分数为94.8-96.3％。

优选的，所述硝酸钪六水合物中Sc(NO₃)₃·6H₂O含量为95.5-97.2％。

优选的，所述三氯化铋中BiCl₃含量为93.6-96.7％。