[发明专利]一种类石墨型空心微球光催化剂及其制备方法与应用方法

说明书

本发明公开了一种类石墨型空心微球光催化剂及其制备方法与应用方法，所述光催化剂为α‑Fe₂O₃@g‑C₃N₄，该光催化剂的制备方法为将硝酸铁溶解，依次加入双氰胺、模板剂和助剂，超声形成均匀溶液；将所述溶液水热反应、过滤、洗涤、干燥，得到前驱体粉末；将所述前驱体粉末煅烧、研磨，并提供所述光催化剂降解偏二甲肼废水的应用方法。本发明的类石墨型空心微球光催化剂催化效率高，能够再生，形成空心微球结构，避免了直接煅烧过程中形貌发生坍塌，且安全环保，二次污染小。

技术领域

本发明涉及一种光催化剂及其制备方法与应用方法，尤其涉及一种类石墨型空心微球光催化剂及其制备方法与应用方法，属于环境工程及废水处理领域。

背景技术

近年来，为加快军事现代化步伐，国家加大了对火箭、导弹、无人机等尖端武器装备的研究投入，装备试验、生产规模不断扩大，相应高危残存推进剂液体处理量也不断扩大。肼类推进剂具有极毒性、强腐蚀性、高温易爆炸分解等特性，有潜在的三致危害，具有相当大的安全隐患，未来该类推进剂残液快速达标处理的技术需求空间非常大。现行偏二甲肼废水处理技术存在着安全系数低、二次污染物种类多、毒性大，以及能耗高与运行成本高等缺点。比如已开发的物理法，一种醇类燃料燃烧脱除偏二甲肼废气的方法及设备，以燃料醇为燃料，点燃该燃烧器，通入体积百分比浓度为1–30％的偏二甲肼废气一同燃烧，生成水和二氧化碳和氮气。不言而喻，焚烧法能耗大，造成雾霾空气污染。

采用活性炭或者离子交换树脂吸附，而交换法与吸附法，再生产物造成二次污染问题，安全系数低。偏二甲肼废水的生物处理方法优点是成本较低，缺点是偏二甲肼毒性大，可生化性较差，处理量小，处理时间长。

偏二甲肼废水的化学处理方法主要包括：

臭氧氧化法，在使用该方法时，偏二甲肼通过与自由基反应，最终分解氧化为甲醛等产物。但由于该方法还需要配备特定的制造臭氧的设备，从投入到运行，投资大运行成本高、且存在二次污染，因此该方法在实际应用中也有很大的局限性。

氯化法，偏二甲肼与次氯酸盐反应中产生亚硝胺和氯代烃，这些物质毒性较大，排入水体会引起二次污染，且水体中过量的次氯酸对生态也有影响的。

Fenton试剂，Fenton试剂具有很强的氧化能力，具有较好处理水中有机物的效果。其实质是二价铁离子(Fe2+)和H2O2之间的链式反应生成OH·。体系中大量的Fe2+存在，使得H2O2的利用率并不是很高，有机物降解也不完全。

Ni-Fe或Ni-Al合金，由于金属催化剂与偏二甲肼反应时放出大量的热量，并且生成可燃性气体氢气，因此该法不适合大规模处理高浓度偏二甲肼污水。

ZnO复合Cu2+或者Cu/TiO2光催化氧化法，优势在于光降解催化剂Cu/TiO2在较低温度时，有较好的光催化降解效率，但也存在紫外光子不能被充分用于反应，高浓度偏二甲肼降解不充分的问题。

传统的催化剂具备如果不负载金属催化剂与偏二甲肼反应时放出大量的热量，比较危险，且形貌局限了其对于光子的吸收。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的在于提供一种催化效率高、能够再生、二次污染小的类石墨型空心微球光催化剂，本发明的第二目的在于提供该光催化剂的制备方法，本发明的第三目的在于提供该催化剂在降解偏二甲肼废水中的应用方法。

技术方案：本发明的类石墨型空心微球光催化剂的结构为α-Fe₂O₃@g-C₃N₄。

进一步地，该光催化剂中α-Fe₂O₃与g-C₃N₄的摩尔比为1：10～50。

本发明的类石墨型空心微球光催化剂的制备方法包括如下步骤：