[发明专利]一种新型光催化复合材料的应用

说明书

本发明公开了一种新型光催化复合材料的应用，本发明的光催化复合材料因具有球型结构，能够提升光生电子空穴对的分离能力，大大提高材料对可见光的利用率，在可见光下具有很好的催化性能。本发明利用引光柱将滤板表面照射的光线通过折射引入两层滤板之间，有效解决了工业废水处理时光线与锐钛型二氧化钛颗粒料接触不良的问题，可以缓解滤板和工业污水对于光催化材料的遮挡导致的催化不良问题，最大限度的发挥了氟碳共掺杂的锐钛型二氧化钛复合材料的催化性能。

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，特别涉及一种新型光催化复合材料的应用。

背景技术

一般作为光催化剂的半导体材料大多为金属氧化物、金属硫化物和一些金属氮化物，并且要有足够的禁带宽度发生催化反应才行。光催化材料必须满足材料本身在能带区域H2O/OH˙(E0＝-2.8v)内具有一定的还原能力，而且材料本身须具有一定的稳定性。二氧化钛(Eg＝3.2eV)具有很高的光催化活性、化学及生物惰性、耐化学腐蚀及光腐蚀、成本低廉及原料来源丰富等优点，因此二氧化钛成为光催化材料中研究最广泛、最有前途、最受关注的半导体材料之一。由于二氧化钛的禁带宽度约为3.2eV，只能在太阳光中的紫外光区进行光催化反应，而太阳光谱中紫外光部分只约占4％，很大程度限制了二氧化钛催化材料的使用。氮的掺杂可以使二氧化钛的吸收红移，在可见光下有一定的催化性能，但合成工艺相对复杂。

二氧化钛光催化剂在治理环境污染等领域有广阔的应用前景，但由于二氧化钛光催化剂只有在紫外光的激发下才会有高的催化活性，而紫外光在太阳光中所占的能量份额低于5％，为了充分的利用太阳光，大量的研究致力于拓展二氧化钛的光响应区域以开发出二氧化钛光催化剂在可见光照射下的光催化性能。研究表明在锐钛型二氧化钛光催化剂晶体中掺杂氟元素会使得二氧化钛光催化剂的吸收波长产生红移，从而在可见光区有一定的吸收。而掺杂碳元素也会使得二氧化钛光催化剂的吸收波长产生红移。

现有技术在制备碳掺杂的锐钛型二氧化钛时都采用高温或煅烧的方式进行游离碳的物理掺杂，这是因为无定形的二氧化钛要转变成锐钛型二氧化钛需要高温或煅烧，而碳元素的惨入也要高温或煅烧，通常在900℃以上，而在高温或煅烧的过程中就会破坏碳元素本身特有的结构以及特性。煅烧法制备的碳掺杂锐钛型二氧化钛并不涉及含碳基团的化学掺杂。

现有技术中，锐钛型二氧化钛也可以通过湿热法在固相载体表面沉积制备，湿热法需要在高压反应釜内80～200℃的条件下进行制备，不仅条件苛刻，而且在较低的温度下固相载体无法碳化，没有游离的碳，也就无法在锐钛型二氧化钛沉积形成的同时进行碳掺杂。

另外，现有的一些颗粒状光催化材料在用于处理底物如工业废水时，需要对颗粒状光催化材料进行一定的空间固定，常用的方法有将细小的颗粒料粘合成球状后装入透水的袋中沉入废水中进行废水处理，或挤压夹持于滤板中，使工业废水通过颗粒状光催化材料完成废水处理，这样虽然可以防止较小的颗粒料其随水流逸散，但这样不仅会造成颗粒料与废水的接触面积减小降低处理效率，更重要的是由于工业废水和滤板的遮挡，这些常用的工业废水处理操作都会导致光线难以进入光催化材料内，无法使得颗粒状光催化材料充分接触可见光，甚至在废水浓度高时，光催化材料表面的光照强度都难以保证，导致光催化材料无法接触足够的光线，催化效率大幅降低，严重影响光催化材料在废水处理中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：解决上述现有光催化材料在应用过程中存在的内部透光不良的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：

一种新型光催化复合材料的应用，将生物质基球状锐钛型二氧化钛颗粒料装填入循环光催化装置中对工业废水进行光催化降解，具体步骤如下：

(1)将生物质基球状锐钛型二氧化钛颗粒料装填固定进入板状处理单元中，再将板状处理单元插入循环处理槽中；