[发明专利]一种超声铁氮掺杂二氧化钛对废水中塑料微珠的降解

权利要求书

1.一种光催化剂，其特征在于：所述光催化剂为铁氮掺杂二氧化钛空心微球；所述铁氮掺杂二氧化钛空心微球的粒径为100～600nm，微球的孔径为5～15nm，所述铁氮掺杂二氧化钛空心微球的比表面积为200～400m²/g。

2.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于：所述铁氮掺杂二氧化钛空心微球中，铁与钛的原子比为(1～3)：100；氮与钛的原子比为(2～5)：100。

3.一种权利要求1-2中任一项权利要求所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，将钛酸四丁酯缓慢滴加到无水乙醇中，充分搅拌使之混合均匀，然后加入预定量的醋酸搅拌，配制成二氧化钛前驱体溶液；

S2，按预定比例，将硝酸铁和碳酰胺加到无水乙醇中，加入预定量的水，搅拌至充分溶解，配制成铁氮前驱体溶液；

S3，将步骤S2制备的所述铁氮前驱体溶液缓慢滴加到步骤S1制备的所述二氧化钛前驱体溶液中，调节pH值到3～4，搅拌处理30～40min，配制成混合溶液，将所述混合溶液转入水热反应釜中，加入预定量的水，同时辅以超声处理，在150～170℃下，进行水热反应8～24h；

S4，步骤S3所述水热反应完毕后，取出产物，离心洗涤，然后研磨充分后，于400～500℃下焙烧1～3h，制备得到所述铁氮掺杂二氧化钛空心微球，即为所述光催化剂。

4.根据权利要求3所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述钛酸四丁酯与所述无水乙醇的体积比为1：(2～3)。

5.根据权利要求3所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述硝酸铁和所述碳酰胺的摩尔质量比为(1～5)：(1～3)。

6.根据权利要求3所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤S3所述的超声处理中，超声功率设置为200～400W。

7.根据权利要求3所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤S3所述的混合溶液中，铁的摩尔质量、氮的摩尔质量与钛的摩尔质量三者的比例为(1～3)：(2～5)：100。

8.根据权利要求3所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述铁氮前驱体溶液与所述二氧化钛前驱体溶液的体积比为1：(2～3)。

9.一种权利要求1-2中任一项权利要求所述的光催化剂或者权利要求3-8中任一项权利要求所述的光催化剂的制备方法制备得到的光催化剂在降解废水塑料微珠中的应用。

10.根据权利要求9所述的光催化剂在降解废水塑料微珠中的应用，其特征在于：所述应用包括如下步骤：

A1，将含有粒径小于5mm塑料微珠的废水进行过滤精度小于等于5μm的过滤浓缩处理，得到浓缩废水；所述浓缩废水中，所述塑料微珠的丰度为10⁵～10¹⁰个/L；

A2，将所述光催化剂加入到步骤A1制备的所述浓缩废水中，搅拌10～30min充分混合，得到预处理溶液；所述预处理溶液中，所述光催化剂的添加量为10～100mg/L；

A3，将步骤A2所述预处理溶液放置在光强为1～5mW/cm²的紫外灯下照射10～30d，然后同时辅以超声波处理，进行所述塑料微珠的超声波强化光催化降解反应；所述超声波处理的功率为400～600w；

A4，步骤A3所述的超声波强化光催化降解反应结束后，回收所述光催化剂。