[发明专利]一种富氧空位NaFeSi2

说明书

一种富氧空位NaFeSi₂O₆光催化剂的制备与光还原Cr(VI)的方法，属于光催化新材料技术领域。该方法包括如下步骤：以硅藻土和九水合硝酸铁分别为硅源和铁源，在NaOH溶液中，水热制备出NaFeSi₂O₆光催化剂。(2)再将NaFeSi₂O₆光催化剂经过机械球磨得到富氧空位的NaFeSi₂O₆光催化剂。以NaFeSi₂O₆光催化剂在可见光下(λ≥420nm)对浓度为70mg/L的Cr(VI)溶液进行光还原性能评价；本发明制备的富氧空位的NaFeSi₂O₆光催化剂具有条件温和、操作简单、成本低、对环境友好、性能提高显著、易于规模化量产等特点，具有良好的开发前景和工业化的应用潜质。

技术领域

本发明设计污水处理领域。具体是富氧空位的NaFe₂Si₂O₆光催化剂的制备及高效光还原Cr(VI)，属于光催化剂新材料领域。

背景技术

工业的快速发展带来严重水体污染问题，其中来自电镀、制革和印染等行业的Cr(VI)重金属离子最为广泛和严重，由于Cr(VI)的毒性大、难分解、且易在人体富集等特点，因此可以将Cr(VI)还原为毒性更低的Cr(III)。目前去除Cr(VI)的方式主要有：化学沉淀法、吸附法、离子交换法、电解法、膜分离和半导体光催化法。其中半导体光催化技术是近几年来发展起来的，利用太阳能进行环境净化的技术，具有能源可再生、对环境友好和成本低廉等优势。

光催化技术的核心就是光催化剂的设计。传统的光催化剂存在着各种缺点：如成本高，稳定性差，活性低以及会对环境产生二次污染等，这严重的限制了光催化剂的应用。因此寻找一种新型的光催化剂迫在眉睫。硅酸盐光催化剂是近几年来新开发的光催化剂，硅酸盐光催化剂不仅成本低廉原料丰富，而且催化剂对环境友好，不会对环境产生二次危害。

根据已报道ZnSiO₄和Bi₂O₂SiO₃等硅酸盐光催化剂的活性较低，禁带宽度较大，只能在紫外光下被激发，在可见光下的活性较差等缺点，这严重的限制了硅酸盐光催化剂的应用。NaFe₂Si₂O₆光催化剂作为一种新型硅酸盐光催化剂也存以上特点，因此可以通过制备引入氧空位的方法来进一步改性NaFe₂Si₂O₆光催化剂。目前引入氧空位的方法主要有：加温氢化法、离子掺杂法、气氛脱氧法和还原剂还原法等，这些方法成本高、操作复杂、反应条件苛刻且有一定危险性等特点。为了避免以上引入氧空位方法的缺点，研究可以通过机械球磨法引入大量氧空位的方法，从而制备新型的富氧空位NaFeSi₂O₆光催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过简单高能球磨法制备具有丰富富氧空位NaFe₂Si₂O₆(记为NFS)光催化剂的方法。在可见光下，通过光催化还原Cr(VI)性能来测试了NFS光催化剂性能，发现球磨后产生的富氧空位BM-NaFe₂Si₂O₆(记为BM-NFS)光催化剂比NaFe₂Si₂O₆光催化剂活性有了很大提高。

本发明的另一个目的在于富氧空位的BM-NFS光催化剂能够有效的促进光生电子空穴的分离，提高光吸收范围和利用率，显著提升光催化还原Cr(VI)的效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：