[发明专利]磁性石墨烯基光催化剂GO-Fe3

说明书

本发明提供了一种磁性石墨烯基光催化剂GO‑Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;@CdS及其制备方法和应用，涉及光催化剂技术领域。本发明采用溶胶‑凝胶工艺在Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;上负载SiOsubgt;2/subgt;壳层，得到Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;的纳米球；然后以氯化镉为原料，将CdS的小颗粒分散在Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;的纳米球上；最后将氧化石墨烯(GO)和Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;@CdS在超声分散于乙醇‑水的混合溶液，采用水热法制备得到GO‑Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;@CdS复合光催化剂。利用本发明方法所制备的光催化剂在短时间内可使得废水中的菲和芘几乎完全降解。所以其在处理多环芳烃废水方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及磁性石墨烯基光催化剂GO-Fe₃O₄@SiO₂@CdS及其制备方法和应用。

背景技术

水环境中的PAHs由于具有高毒性和致癌性，已对人类的健康造成了严重威胁。而在处理PAHs废水的方法中，光催化降解PAHs因其操作简单，成本低、无二次污染等优点而受到广泛关注。其中TiO₂光催化剂因其低成本、无毒性和高活性而受到广泛关注。

但是，TiO₂由于是宽带隙半导体，只能吸收紫外光(占太阳光的5％)，不能有效地利用可见光(占太阳光的45％)。因此，迫切需要开发对可见光有响应的高效光催化剂。而CdS半导体由于其合适的带隙使其可吸收可见光。然而，其光生电子空穴容易复合和易发生光腐蚀的问题限制了其应用。

近年来，通过将石墨烯与CdS耦合可以有效地缓解上述发生的问题。这主要是因为石墨烯具有优异的电子导电性、独特的二维表面和体积比和化学稳定性，可使得CdS中的光生电子可以转移到石墨烯上，从而促进电子空穴的分离，进而有效地缓解CdS发生光腐蚀的问题。而进一步在实际应用光催化剂降解PAHs的过程中，发现催化剂存在难以回收的问题，将光催化剂与Fe₃O₄复合可以很方便地实现光催化剂的回收再利用。到目前为止，关于复合光催化剂GO-Fe₃O₄@SiO₂@CdS的报道非常少。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可磁性可分离的GO-Fe₃O₄@SiO₂@CdS光催化剂的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供一种磁性可分离的GO-Fe₃O₄@SiO₂@CdS光催化剂降解菲和芘的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：

磁性可分离GO-Fe₃O₄@SiO₂@CdS光催化剂的制备方法如下：

(1)Fe₃O₄的制备：将一定量的FeCl₃溶于100mL乙二醇中，使其完全溶解后，再加入一定量的柠檬酸钠和醋酸钠混合；然后将混合液转移至反应釜中，在180-200℃下保持10-12h；将得到的黑色产物在磁场中进行分离洗涤并干燥后，得到磁性Fe₃O₄。