[发明专利]一种光电催化石墨毡材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种光电催化石墨毡材料及其制备方法和应用，该制备方法包括以下步骤：将石墨毡浸没于含有聚乙烯吡咯烷酮的钒酸铋溶胶中，然后干燥，得到掺杂石墨毡；将所述掺杂石墨毡进行煅烧，得到负载有钒酸铋的光电催化石墨毡材料。所述光电催化石墨毡材料作为电极能进行电催化降解，同时也可光催化降解有机物，极大提高了光电催化石墨毡材料去除水体中有机污染物的效率。实验结果表明，本发明所述的光电催化石墨毡材料重复利用性好，且便于操作和更换；采用其去除水中的有机物质的效果比单独的电催化、光催化的要好。即本发明实施例掺杂钒酸铋后的石墨毡电极拥有更高的催化活性和对可见光的吸收，在废水处理领域具有更好的应用前景。

技术领域

本发明属于光电催化材料技术领域，尤其涉及一种光电催化石墨毡材料及其制备方法和应用。

背景技术

在当前环境问题加剧的形势下，废水处理技术一直受到人们广泛关注。其中，光催化氧化是一种高效、实用、无二次污染的高级氧化技术，在有机污染废水、难降解废水领域具有广泛的应用前景。光催化氧化技术主要利用光催化纳米材料如纳米二氧化钛，通过其本身优秀的吸附能力和光催化产生·OH、·O₂^-等活性自由基的能力，来去除水体中的有机污染物，这已成为近年来污水处理领域的研究热点。

电催化氧化也是一种高效环保的高级氧化技术，在电解过程中产生大量的·OH，正是这些氧化能力极强的·OH使有机污染物得以氧化降解。随着有机电化学理论的深入研究以及三维电极、离子群电极等的研究应用，使电催化在处理有机废水方面向前推进了一大步。目前，含酚废水、含苯胺废水、染料废水、养殖废水等均可通过电催化法使COD去除率达96％以上。

然而，现有的光催化和电催化氧化方法在工业使用中，均存在催化效率偏低等问题，不利于进一步提高水体中有机污染物的去除效率。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种光电催化石墨毡材料及其制备方法和应用，应用本发明提供的光电催化石墨毡材料处理废水，可显著提高去除水体中有机污染物的效率。

本发明提供一种光电催化石墨毡材料，包括石墨毡基体和负载在所述石墨毡基体上的钒酸铋。

本发明提供一种光电催化石墨毡材料的制备方法，包括以下步骤：

将石墨毡浸没于含有聚乙烯吡咯烷酮的钒酸铋溶胶中，然后干燥，得到掺杂石墨毡；

将所述掺杂石墨毡进行煅烧，得到负载有钒酸铋的光电催化石墨毡材料。

优选地，所述钒酸铋溶胶中钒酸铋的质量百分数为8％～10％。

优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮占钒酸铋溶胶的质量分数为45％～55％。

优选地，所述含有聚乙烯吡咯烷酮的钒酸铋溶胶按照以下步骤制得：

将五水合硝酸铋溶解于硝酸溶液中，然后加入偏钒酸铵和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌反应，得到含有聚乙烯吡咯烷酮的钒酸铋溶胶。

优选地，所述五水合硝酸铋和偏钒酸铵的质量比为4～4.5：1。

优选地，在所述干燥之前还包括：将浸没后的体系超声30～60min。

优选地，所述干燥具体为：将超声后的体系于100～110℃烘干，得到掺杂石墨毡。

优选地，所述煅烧的温度为400～500℃，恒温煅烧2～3h，得到负载有钒酸铋的光电催化石墨毡材料。

此外，本发明还提供如前文所述的光电催化石墨毡材料在废水处理中的应用。