[发明专利]一种处理高色度印染废水的复合光触媒材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种处理高色度印染废水的复合光触媒材料及其制备方法，复合光触媒材料为0D/2D型异质结光催化剂，复合光触媒材料中的银颗粒及氧化铜为纳米颗粒，钛酸为层状片子组成的。本发明的制备方法将氨水、AgNOsubgt;3/subgt;、Cu(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;为原料，通过水热法和原位沉积法制备银颗粒及氧化铜共同修饰掺杂的、具有片层状结构的钛酸，CuOsubgt;X/subgt;/Ag/LPTNSs三元异质结构。本发明所制备的CuOsubgt;X/subgt;/Ag/LPTNSs不仅光催化活性较高，而且在吸附方面的能力也较强，在吸附过程中能够将更多的污染物吸附到催化剂表面。本发明所制备的CuOsubgt;X/subgt;/Ag/LPTNSs的反应速率常数远高于其他光催化剂，具有最高的光催化活性。

技术领域

本发明属于纺织工程领域，涉及一种处理高色度印染废水的复合光触媒材料，还涉及该复合光触媒材料的制备方法。

背景技术

在享受由现代社会高科技成果带来的好处的同时，人类不可避免的要面对科技产品生产或使用过程所衍生的污染物。而存在于水体中的工业废水污染由于其特殊性在整个化学污染范畴中引起了人们的重视。由于工业废水中包含的大量有害物质对人体健康造成威胁，目前已成为全球范围内影响最为广泛，问题最为严重的污染之一。因此有关对工业废水污染的净化、高效处理问题是解决环境污染问题的关键。

一般常见的工业废水污染处理方法主要包括生物、化学、物理三种。这三大类方法都或多或少的存在着成本过高、应用范围小、效率低、容易产生二次污染的问题。因此寻找一种价格低廉、普适性强、高效的污水处理方法仍是科学家的致力方向。近年来，光催化治污法逐渐进入科学家们的视野。通过光催化技术对废水进行处理的方法，已有相关参考文献进行报道。相关研究证明，染料、颜料、农药、油类以及能够使溶液体系界面发生改变的表面活性剂等大分子有机污染物都能够通过光催化将其有效地降解成为脱色、脱毒的无机小分子H₂O，CO₂等，以此达到治污除污的目的。与传统治污方法相比，其具有价廉、高效、无毒环保的优点，无需昂贵的治污设备，在治污过程中大大节约了治污成本；且不会消耗工业产能，并且能有效处理水体中的污染。

1972年科学家Fujishima发现了在紫外光条件下，单晶结构的TiO₂可以将水进行分解，由此拉开了光催化的序幕。在当时这一实验在科学界受到了前所未有的关注。1976年，科学家Carey发现紫外光的照射下，水溶液中存在的多氯联苯能够通过TiO₂的催化作用有效降解。而1978年，Halmann在光照条件下利用GaP将CO₂还原为甲醇时，光催化技术才真正在环境污染处理方面、以及化学合成方面引起广泛关注。直至1980s-1990s，Pruden和Miller提出将这项光催化技术运用于水体除污的设想。该设想使得此项技术应用在环境污染物治理方面的应用和发展开始一个新的阶段。

然而，由于透光率低的原因，单独的光催化技术并不适用于高浓度及高色度废水的降解。因此，将废水中的污染物首先进行物理吸附，然后通过辐照对已进行吸附的水污染物进行光催化。在此过程中产生的再生吸附剂可用于进一步的吸附循环。目前，实现吸附-光催化降解这一降解流程主要包括两种方法。一是使光催化剂TiO₂附着到活性氧化铝、沸石、硅胶、或分子筛等吸附剂表面。然而，光催化剂的不均匀分布和聚集将会导致光利用率和光催化效率低下。方法二是通过对光催化剂的结构调整来提高光催化剂本身的吸附能力。钛酸盐纳米管等TiO₂基材料已被用作吸附剂来吸附碱性染料。然而，降解过程中这些吸附剂的再生效率也不能令人满意。具有高的比表面积和能够充分吸收光的吸附剂对光催化效果而言至关重要。而钛酸纳米片由于其较大的比表面积和丰富的表面羟基，在光催化过程中的催化降解效率较好。我们以提高光催化剂对可见光的响应及提升光催化效率和吸附能力为目的进行实验：将氨水、AgNO₃、Cu(NO₃)₂为原料，通过水热法和原位沉积法制备银颗粒及氧化铜共同修饰掺杂的、具有片层状结构的钛酸三元异质结构。