[发明专利]纳米金-铌酸锂复合材料光诱导降解阴离子型染料的方法

说明书

本发明公开了一种纳米金‑铌酸锂复合材料光诱导降解阴离子型染料的方法，首先制备纳米金‑铌酸锂复合材料；所述复合材料包括铌酸锂基底，该铌酸锂基底为平行于c轴晶轴的单畴结构，在该铌酸锂基底的+Z面上附着有纳米金；然后将纳米金‑铌酸锂复合材料附着有纳米金的面朝上置于阴离子型染料溶液中，并对纳米金‑铌酸锂复合材料施以近红外光照射，吸附在纳米金表面的阴离子型染料被氧化降解。采用本发明的显著效果是，通过对纳米金‑铌酸锂复合材料进行近红外光照射，使纳米金产生表面等离子体共振效应，电子从纳米金迁移至铌酸锂基底使纳米金表面聚集正电荷，能够充分吸附甲基橙等阴离子型染料并实现直接氧化降解，提供了降解有机物染料的新方法。

技术领域

本发明涉及光催化处理有机染料废水的方法，具体涉及一种阴离子型染料废水的光诱导直接氧化降解方法。

背景技术

贵金属纳米颗粒(如Au、Ag、Cu)因其独特的表面等离子体共振(SPR)性质在表面增强光谱、光电器件、生物/化学传感器、催化等领域引起了极大关注并得到了广泛应用。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、光照强度以及时间长短能够控制铌酸锂基底表面合成得到的纳米材料的尺寸和密度分布。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。染料废水是主要的有害工业废水之一，需要对其进行处理后才能外排。现有处理染料废水的方式主要有：物理吸附法，混凝、氧化、电解等化学方法，以及生物法；而采用光诱导直接氧化降解染料废水的研究相对较少。

与本申请最接近的现有技术为中国专利CN201811645370.5，其公开了一种有机废水光降解方法，其中采用铌酸锂作为基底，并在铌酸锂的+Z面上沉积纳米氧化银颗粒，形成光解催化器，并在可见光照射下，用以上光解催化器对罗丹明B等有机废水进行降解。其机理为：在可见光照射下，氧化银颗粒(半导体)吸收光能后发生电子跃迁，产生电子-空穴对，铌酸锂基底的铁电极化能够促进半导体氧化银中的光生电子-空穴对有效分离，电子与水中的O₂结合产生空穴与溶液中的OH^—反应生成OH·。和OH·能够将吸附于光解催化器表面的有机污染物氧化形成二氧化碳和水。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种纳米金-铌酸锂复合材料光诱导降解阴离子型染料的方法。

技术方案如下：

一种纳米金-铌酸锂复合材料光诱导降解阴离子型染料的方法，其关键在于按以下步骤进行：

步骤一、制备纳米金-铌酸锂复合材料；

所述复合材料包括铌酸锂基底，该铌酸锂基底为平行于c轴晶轴的单畴结构，在该铌酸锂基底的+Z面上附着有纳米金；

步骤二、将纳米金-铌酸锂复合材料置于阴离子型染料溶液中，其附着有纳米金的面朝上，并对纳米金-铌酸锂复合材料施以近红外光照射，吸附在纳米金表面的阴离子型染料被氧化降解。

作为优选技术方案：

所述步骤二中，所述近红外光的波长为1000-1700nm；

所述近红外光垂直于所述纳米金-铌酸锂复合材料照射；

所述近红外光的光强为50mW/cm²；

在对复合材料进行近红外光照射的同时，搅拌阴离子型染料溶液。

进一步优选，所述纳米金包括纳米金片和/或纳米金颗粒。

所述步骤二中，纳米金在近红外光照射下产生表面等离子体共振(SPR)效应，光激发产生的高能量热电子从纳米金注入到铌酸锂基底，从而使纳米金表面聚集正电荷，将水和/或羟基负离子氧化为羟基自由基，从而氧化降解阴离子型染料。