光催化轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物羅丹明b為碳?xì)浠衔锏氖┴?fù)載鈦酸鍶鐵及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可以將有機(jī)污染物羅丹明B光催化轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锏腉raphene/SrTi。.95Fe。.0503 δ催化材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，工業(yè)廢水和生活污水的大量排放，化石燃料的不斷燃燒，使得包括溫室效應(yīng)在內(nèi)的眾多生態(tài)和環(huán)境的問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重。對(duì)于這些問(wèn)題一般采用物理法、化學(xué)法和生物法。但是仍然存在許多的問(wèn)題與缺陷。其中，物理法步驟較為繁瑣，并且吸附劑的再生能耗大，萃取劑選擇種類少以及可能會(huì)造成二次污染，功能膜的通量低、易污染、設(shè)備費(fèi)用高等缺點(diǎn)，仍需進(jìn)一步研究；化學(xué)法常涉及到使用強(qiáng)氧化性的化學(xué)藥劑，如03、H2O2, KMnO4等，直接氧化降解廢水中的有機(jī)物使之穩(wěn)定化，但是現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展使含有高濃度難生化降解有機(jī)物的工業(yè)廢水日益增多，對(duì)于這類廢水的處理，常用氧化劑表現(xiàn)出氧化能力不強(qiáng)，存在選擇性氧化等缺點(diǎn)，難以達(dá)到實(shí)際的要求，并且這種方法需要大量的化學(xué)藥劑，運(yùn)行成本較高，不適合大規(guī)模范圍使用，同時(shí)，也有可能產(chǎn)生二次污染。而利用微生物代謝作用，將廢水中的有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)這是當(dāng)前比較新穎的水處理方法，但生物降解仍存在著一定的局限性:(I)細(xì)菌的作用具有選擇性；(2)降解速度慢，一般要數(shù)周或數(shù)月；(3)對(duì)有些有毒物質(zhì)只能部分降解，并且可能形成有毒性的中間產(chǎn)物；(4)芳香族化合物部分難以被降解。從目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行狀況看，這三種處理方法雖然有些工藝己較為成熟，但各有其局限性，如運(yùn)行成本較高，處理效率高低不等，特別是不能有效地去除水中低濃度且生物難降解的一些有機(jī)污染物。因此，發(fā)展新型實(shí)用的環(huán)保處理技術(shù)仍然是人們追求的目標(biāo)。光催化技術(shù)是一種節(jié)能、環(huán)保和無(wú)污染的綠色化學(xué)技術(shù)，其利用的綠色能源太陽(yáng)能，是未來(lái)環(huán)境治理的主要研究方向。利用光催化技術(shù)將有機(jī)污染物降解成水和二氧化碳，并將二氧化碳轉(zhuǎn)化成可利用的碳?xì)浠衔铮葴p少了污染，又緩解了能源危機(jī)，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)污染物的循環(huán)使用。
[0003]自1972年，日本學(xué)者Fujishima和Hondam發(fā)表在《自然》雜志上的一篇論文報(bào)道了 1102光催化現(xiàn)象以來(lái)，光催化技術(shù)得到迅速發(fā)展。因半導(dǎo)體催化劑具有廉價(jià)，低能環(huán)保等特點(diǎn)受到了人們廣泛的關(guān)注。Maeda等將C3N4與釕的配合物混合，發(fā)現(xiàn)這樣有助于電子空穴的分離，從而提高了光催化性能，其還原0)2的轉(zhuǎn)化系數(shù)大于1000且可見(jiàn)量子轉(zhuǎn)換為5.7%。盧等人還通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱法合成了 g_C3N4/F-Ti02m米片光催化劑，發(fā)現(xiàn)當(dāng)g_C3N4的負(fù)載量為30%時(shí)降解亞甲基藍(lán)的效果最好。Ding等人合成了具有介孔結(jié)構(gòu)的納米棒作為光催化還原二氧化碳的助催化劑，在釕的配合物的體系中有效地提高了 COjIjCO之間的轉(zhuǎn)換。Zou等人采用RuO2作為助催化劑改性ZnGaO 4介孔光催化材料，將介ZnGaO 4用于CO 2的光還原，成功地將CO2轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锶剂?。雖然人們對(duì)有機(jī)污染物的降解以及二氧化碳的還原進(jìn)行了大量的研究，但是目前還沒(méi)有報(bào)道一種催化劑在實(shí)現(xiàn)降解有機(jī)污染物的同時(shí)又實(shí)現(xiàn)將礦化的最終產(chǎn)物二氧化碳還原成碳?xì)浠衔锏难芯?。因此有必要必要探索和開(kāi)發(fā)新型的光催化劑，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物污染物向綠色化學(xué)能源的轉(zhuǎn)化。這樣不僅有利于環(huán)境的治理，也有利于緩解能源危機(jī)，同時(shí)為環(huán)境治理提供了新的思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種新型光催化劑及其制備方法，為解決當(dāng)今污染、能源問(wèn)題提供了新材料。本發(fā)明的光催化劑能將有機(jī)污染物向綠色化學(xué)能源進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這不僅有利于環(huán)境的治理，也有利于緩解能源危機(jī)，同時(shí)為環(huán)境治理提供了新的思路。本發(fā)明的材料制備操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低廉、合成的產(chǎn)率較高，純度也很高以及重復(fù)性好，適合擴(kuò)大化生產(chǎn)的要求。
[0005]本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種光催化轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物羅丹明B為碳?xì)浠衔锏腉raphene/SrTiQ.95FeaQ503 ；；材料，其特征是，該催化材料的分子式為Graphene/SrTi0.95Fe0.0503 δ，也由石墨稀和SrTia95Fea。503 5復(fù)合而成；在模擬太陽(yáng)光下，該催化劑可以將羅丹明B礦化成0)2和H2O,然后同時(shí)將產(chǎn)生的二氧化碳還原為有用的碳?xì)浠衔铮缂状?，乙醇，甲燒等。?dāng)Graphene的負(fù)載量為5%時(shí)，其表達(dá)式為5%Graphene/SrTia95FeQ.Q503 δ，材料的催化效果最佳。羅丹明的去除率可達(dá)87.78%，甲醇和乙醇的產(chǎn)率分別達(dá)到3.89和
2.64摩爾/克/小時(shí)。
[0006]本發(fā)明所述的光催化劑Graphene/SrTia95FeaQ503 δ的制備方法，其特征在于方法步驟為:
(1)將2~3克硝酸鍶與0.2-0.3克九水硝酸鐵溶于60毫升水中攪拌，待完全溶解后加Λ 8-9克檸檬酸攪拌均勻；
(2)隨后加入3~5毫升鈦酸四丁酯與3~10毫升的乙二醇的混合溶液，50~60°C攪拌形成均勻、透明的無(wú)色溶液，升溫到80~100°C繼續(xù)攪拌，得到黃色粘稠溶膠后，取出轉(zhuǎn)移至干燥箱中110°C干燥，干燥24小時(shí)得到黃色疏松多孔干凝膠；
(3)將凝膠研磨均勻后放入馬弗爐中，在300~400°C預(yù)煅燒3~10小時(shí)，然后再850~950°C煅燒 8~14 小時(shí)后研磨，得到 SrTia95Feaff13 δ;
(4)取1~20毫升通過(guò)改進(jìn)的Hmnmers氧化法制得的濃度為3~4毫克/毫升的氧化石墨分散液于20~100毫升去離子水，超聲后得到A溶液；
(5)稱取0.3~1克制備得到的SrTia95Fea05O3 5于10~100毫升去離子水充分?jǐn)嚢?，使其分散均勻得到B溶液；
(6)然后將A液緩慢加入，均勻攪拌后置于水熱罐中，放入120~250°C的馬弗爐中恒溫10-24小時(shí)；
(7)將水熱后的樣品進(jìn)行多次過(guò)濾、洗滌后放入真空干燥箱中干燥后得到目標(biāo)催化劑。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:1、催化劑能將有機(jī)污染物降解為二氧化碳同時(shí)也能將產(chǎn)生的二氧化碳又還原成綠色化學(xué)能源一碳?xì)浠衔铮?、催化劑將危害環(huán)境的有機(jī)污染物變廢為寶，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)污染物的循環(huán)利用，既減少污染，又緩解了能源危機(jī)，并為環(huán)境治理、能源危機(jī)問(wèn)題提供了新思路；3、本發(fā)明的催化劑光穩(wěn)定好，光利用率高，催化效果好；4、本發(fā)明的材料廉價(jià)易得，合成方法簡(jiǎn)單，合成的產(chǎn)率及純度較高，適合擴(kuò)大化生產(chǎn)的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明的催化劑與純的SrTia95Fea05O3 δ以及與1%、10%不同石墨烯負(fù)載比例X射線粉末衍射對(duì)比圖。
[0009]圖2為本發(fā)明的催