[发明专利]金纳米片/铌酸锂复合材料光诱导直接还原六价铬的方法

说明书

本发明公开了一种金纳米片/铌酸锂复合材料光诱导直接还原六价铬的方法，包括步骤一、制备金纳米片/铌酸锂复合材料；所述复合材料包括铌酸锂基底，该铌酸锂基底为180°单畴结构，在该铌酸锂基底的+Z面上附着有金纳米片；步骤二、将所述金纳米片/铌酸锂复合材料置于六价铬Cr(Ⅵ)酸盐溶液中，并对其施以紫外光照射，金纳米片/铌酸锂复合材料将铬酸盐溶液中的六价铬Cr(Ⅵ)还原为三价铬Cr(Ⅲ)。采用本发明的显著效果是，在紫外光照射下，铌酸锂基底内被激发出大量自由电子，自由电子在金纳米片的表面聚集，将其表面吸附的六价铬Cr(Ⅵ)还原为三价铬Cr(Ⅲ)，提供了光诱导直接还原毒性六价铬Cr(Ⅵ)的新方式。

技术领域

本发明涉及光催化处理重金属废水的方法，具体涉及一种六价铬酸盐溶液的光诱导直接还原方法。

背景技术

金属纳米颗粒基于半导体上的局域表面等离子在信号转换、信息传输、能量转换等方面已经得到了广泛地研究，在传感、生物催化、光致发光、量子电子学等应用基础领域引起了极大的关注。

铌酸锂晶体是一种具有代表性的铁电材料，由于其良好的铁电极化性能和光起电性能，作为功能型基底材料在合成及自组装纳米材料方面得到了很大的应用。用铌酸锂作为基底，通过控制溶液浓度、光照强度以及时间的长短能够控制铌酸锂基底表面合成得到的纳米材料的大小和密度分布。中国专利CN201810723772.6公开了在铌酸锂基底上制备金纳米片的方法，其为金纳米片/铌酸锂复合催化剂的制备提供了基础。

重金属(如含铬、镉、镍、汞)废水是对环境污染最严重、对人类危害最大的工业废水之一。例如：六价铬Cr(Ⅵ)被人体吞入或吸入后，可能造成遗传性基因缺陷，导致细胞癌变；但三价铬Cr(Ⅲ)并不具有以上毒性，甚至还能起到防治糖尿病、动脉硬化、高血压的作用。因而将六价铬Cr(Ⅵ)还原后再进行处理是具有现实意义的。传统将六价铬Cr(Ⅵ)还原为三价铬Cr(Ⅲ)的方法需要添加化学药剂，利用功能型复合材料通过光诱导产生电子直接还原六价铬Cr(Ⅵ)的研究还很少见。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种金纳米片/铌酸锂复合材料光诱导直接还原六价铬Cr(Ⅵ)的方法。

技术方案如下：

一种金纳米片/铌酸锂复合材料光诱导直接还原六价铬Cr(Ⅵ)的方法，其关键在于包括以下步骤：

步骤一、制备金纳米片/铌酸锂复合材料；

所述复合材料包括铌酸锂基底，该铌酸锂基底为180°单畴结构，在该铌酸锂基底的+Z面上附着有金纳米片；

步骤二、将所述复合材料置于六价铬Cr(Ⅵ)酸盐溶液中，并对其施以第二紫外光连续照射，所述复合材料将铬酸盐溶液中的六价铬Cr(Ⅵ)还原为三价铬Cr(Ⅲ)。

所述步骤二中，所述六价铬Cr(Ⅵ)酸盐为可溶性铬酸盐；例如铬酸钠(Na₂CrO₄)、重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)等。

所述步骤二中，所述第二紫外光的波长为280-400nm；强度为100mW/cm²。

所述步骤一中，所述复合材料按以下方法制备：

首先垂直c轴晶轴切割铌酸锂铁电单晶薄片，其表面平整度为光学级别，其铁电畴结构为180°单畴，将氯金酸(HAuCl₄)溶液滴在铌酸锂的+Z面上，以波长为280-400nm的第一紫外光在氯金酸溶液上方5-10mm处垂直照射，使铌酸锂的+Z面沉积附着上若干金纳米片。

所述步骤一中，第一紫外光光强为20mW/cm²；所述溶液的浓度为25-100mM。