[发明专利]一种用于有机污水处理的光降解催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及降解催化剂技术领域，尤其是一种用于有机污水处理的光降解催化剂及其制备方法，光降解催化剂包括陶瓷载体，陶瓷载体上负载有二氧化钛‑复合金属离子‑石墨烯，复合金属离子为稀土金属元素离子、Fe³⁺和Ag⁺，其中稀土金属元素离子的添加量为二氧化钛质量的0.1‑0.5%，Fe³⁺的添加量为二氧化钛质量的0.1‑0.5%，Ag⁺的添加量为二氧化钛质量的0.1‑0.5%；本发明中的用于有机污水处理的光降解催化剂，复合金属离子的添加，使其成为光生电子空穴对的浅势捕获阱，抑制电子于空穴的复合，提高光生电子空穴对的存货寿命，从而提高二氧化钛的光催化活性，与石墨烯复合，可以提高二氧化钛的分散度，增加二氧化钛的表面光敏性能，从而促进其光降解性能。

技术领域

本发明涉及降解催化剂技术领域，尤其是一种用于有机污水处理的光降解催化剂及其制备方法。

背景技术

随着工农业生产的迅速发展，水体污染越来越严重，水体中检出的有机物高达两千多种，其中具有致癌、致畸的达到数百种，水体污染引起了一系列社会问题。目前，有机废水的处理方法包括：生物处理、化学处理以及吸附过滤处理等。近年来光敏催化氧化法处理水体中的污染物成为污水处理的新技术。

光敏催化剂也叫做光降解剂、光敏剂或光降解催化剂，光降解剂是依靠日光照射下高分子材料进行自由基的降解反应，为了加快降解反应加入光降解剂，长用的光降解剂是含有双键和过渡金属的有机化合物，其降解原理是在光照下发生化学反应，产生自由基化合物，然后转移聚合物分子链上的活泼氢，导致聚合物分子链断裂，从而实现聚合物的降解。光催化降解能有效去除有机污染物，并且避免对水体的二次污染。

光能够激发二氧化钛半导体中的电子，将电子从价带激发到导带生成光生电子，而价带中产生对应的光生空穴，电子和空穴分别扩散到半导体表面，在表面与不同的反应对象进行反应。光生电子具有还原性，空穴具有氧化性，这两种应能可以分别应用在不同的领域。但是，二氧化钛的禁带宽度较高（3.2eV），对太阳光的利用率很低，仅能吸收紫外波段的光能量，无法在可见光下表现出相应的催化活性。通过对二氧化钛进行表面氧化和还原处理或者进行表面光敏化处理，从而提高其对太阳光的利用率，但是目前报道的改性二氧化钛的光能利用率还有待提高。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术中不足，提供一种光能利用率高的用于有机污水处理的光降解催化剂。

本发明的另一个目的是：提供一种用于有机污水处理的光降解催化剂的制备方法，该制备方法工艺简单，制得的光降解催化剂光能利用率高，污水治理效率高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于有机污水处理的光降解催化剂，所述光降解催化剂包括陶瓷载体，所述陶瓷载体上负载有二氧化钛-复合金属离子-石墨烯，所述复合金属离子为稀土金属元素离子、Fe³⁺和Ag⁺，其中稀土金属元素离子的添加量为二氧化钛质量的0.1-0.5%，Fe³⁺的添加量为二氧化钛质量的0.1-0.5%，Ag⁺的添加量为二氧化钛质量的0.1-0.5%。

进一步的，所述稀土金属元素离子选用Eu、Er、Sm和Gd的混合物。

进一步的，所述Eu、Er、Sm和Gd的摩尔比为1:1-2:1:1。

进一步的，所述二氧化钛为纳米片状二氧化钛，所述纳米片状二氧化钛的厚度为2-18nm，纳米片状二氧化钛的边长为10-30nm。

进一步的，所述二氧化钛为金红石型二氧化钛。

进一步的，所述陶瓷载体为不规整的陶瓷载体，所述陶瓷载体的堆密度为360-600kg/m³，体积比表面积为120-240m²/m³。