[发明专利]一种复合光催化剂的制备及其降解重金属的方法

说明书

本申请提供一种复合光催化剂的制备及其降解重金属的方法，属于光照法进行水、废水或污泥的处理技术领域。将含重金属铅离子的待处理物与溶剂混合，混合物中重金属铅离子的浓度为10～40mg/L；加入复合光催化剂，搅拌至相互扩散混合均匀得到均匀悬浊液，复合光催化剂添加浓度为0.5～1.5 g/L，悬浊液置于无氧环境中于可见光照射下反应，反应时长为2～10h。本申请采用FeOCN‑x（x=2,4,6,8,10）复合光催化剂降解重金属离子Pb（II），可在常温可见光照射下进行，极大提高了对太阳能的利用率，无二次污染。

技术领域

本申请涉及一种复合光催化剂的制备及其降解重金属的方法，属于光照法进行水、废水或污泥的处理技术领域。

背景技术

水环境污染的主要问题之一是重金属污染。毒性大、易富集、难降解、难除去等特点是重金属元素一般所具有的。而在所有已知有毒物质中，铅就是其中一种。作为一种对人体有害的微量非放射性的重金属元素，铅在摄入人体后很难降解、排出，反之会积聚在人体组织内，对各大系统如神经系统、心血管系统、消化系统以及生殖系统等都会造成极其严重的危害，因此铅具有较强的潜在性毒性，是一种较为强悍的污染物。而水体中的铅污染主要来自工矿企业中的有色金属冶炼，化工企业中的生产废水，汽车排放的大量废气以及随意倾倒的生活垃圾等人为垃圾。

g-C₃N₄的禁带宽度约为2.7 eV，是一种非金属半导体光催化剂材料，其具有较大的比表面积，并且有与石墨烯相似的层状结构。在可见光照射下，光催化剂对可见光的响应活性很好。该光催化剂材料的优点是制备所需的原材料价格便宜易得，并且对环境友好。但是其缺点便是合成条件较为苛刻，大多数都在管式炉中直接热分解且一般是在氮气保护的氛围下进行。因此目前材料学家的研究热点之一便是寻找方法简化半导体材料的合成条件。

近年来，光催化剂材料能够充分氧化降解有机污染物，不会产生二次污染，且在常温常压下即可发生反应。但是催化剂的分离回收却能成为其广泛应用的制约。而在悬浮光催化剂体系中应用磁分离技术可有效解决固液分离的这一难题，而且回收后的光催化剂再生也十分方便。Fe₃O₄作为磁性较大的氧化物，可以通过与光催化剂材料复合从而来提高光催化剂的回收再利用。

发明内容

有鉴于此，本申请首先提供了一种复合光催化剂的制备方法，从对环境友好的处理技术出发，该制备方法可提供一种利用高效光催化剂和太阳能，在可见光下实现光化学还原，达到降解废水中重金属离子的目的。

具体地，本申请是通过以下方案实现的：

一种复合光催化剂的制备方法，其制备步骤如下：

（1）将三聚氰胺以1~3℃/min升温至500~650℃，灼烧3～5h，得g- C₃N₄粉末；

（2）乙醇与水的混合溶液中，加入g- C₃N₄粉末，超声震荡至分散均匀；

（3）向步骤（2）分散系中加入Fe²⁺和Fe³⁺的混合溶液，加热至75～90℃，缓慢滴加氨水，搅拌至反应充分；

（4）冷却过滤洗净，在50～55℃下烘干，制得复合光催化剂FeOCN-x，x表示Fe₃O₄与C₃N₄的质量比，x=2～10，更优选的，x为2、4、6、8、10中的任一值。

进一步的，作为优选：

步骤（1）中，升温速度为2℃/min，升温至550℃。

步骤（2）中，乙醇与水的体积比为1:1～4，优选为1:2。