一種負載型磷酸銀光催化劑的製備方法與流程

2023-07-21 16:55:26

本發明涉及一種用於處理有機廢水的負載型磷酸銀光催化劑的製備方法，屬於催化材料製備領域。

背景技術：

在生活汙水、食品加工和造紙等工業廢水中，含有碳水化合物、蛋白質、油脂、木質素等有機物質。這些物質以懸浮或溶解狀態存在於汙水中，可通過微生物的生物化學作用而分解。在其分解過程中需要消耗氧氣，因而被稱為耗氧汙染物。這種汙染物可造成水中溶解氧減少，影響魚類和其他水生生物的生長。水中溶解氧耗盡後，有機物進行厭氧分解，產生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味，使水質惡化。

隨著生產的發展，來自工農業生產中產生的毒害有機汙染物嚴重威脅著環境和人類的健康，尋求一種新型高效的環境治理技術具有重要的意義。光催化技術因其節能、高效、汙染物降解徹底、無二次汙染優點，目前已成為一種具有重要應用前景的新興環境治理技術。近年來，新型高效的可見光光催化劑的研製成為光催化技術中的一個重要研究內容。2010年6月，物質材料研究機構研究人員發現磷酸銀具有光催化劑的效果，且光氧化效果是目前已知各種光催化劑的數十倍以上。因其獨特的表面物理化學性質和高效的可見光光催化性能，成為研究的熱點之一。

但納米顆粒物容易團聚，團聚後表面積大大減小，效果減弱。需要採用適當的載體或者改變催化劑宏觀結構來獲得較好的催化效果。

技術實現要素：

本發明的目的是為克服現有技術中顆粒物易於團聚導致效果差等不足，提供一種負載型磷酸銀光催化劑的製備方法。

本發明採用的技術方案是依次包括如下步驟：

1)在10～30cm2乾淨的石英玻璃表面用刷子蘸濃度為2～6mol/l的苯乙烯乙醇溶液刷於石英玻璃兩側表面，待自然晾乾後在空氣中放置10～12h，再刷一層，再自然晾乾後在空氣中放置10～12h，再刷一層，每側總共刷4～5層，在石英玻璃兩側表面獲得一層聚合的苯乙烯；

2)將該石英玻璃置於馬弗爐中，在氮氣保護下，逐步升溫到400～550℃，並保持該溫度1～2h，製得碳層覆蓋的石英玻璃；

3)稱取20～24mmol硝酸銀，配置成20mmol/l的硝酸銀溶液，稱取6.6～8mmol磷酸氫二鈉，配置成20mmol/l的磷酸氫二鈉溶液；

4)將以上兩種溶液在350～400轉/分鐘的轉速下混合，形成黃綠色膠狀物質，持續攪拌3～4h，在攪拌過程中磷酸氫二鈉和硝酸銀反應，生成磷酸銀膠體；

5)用刷子蘸取磷酸銀膠體刷於石英玻璃覆蓋有碳層的兩側表面，待自然晾乾後再刷一層，再自然晾乾後再刷一層，每側總共刷4～5層，在石英玻璃碳層表面獲得薄薄一層磷酸銀顆粒，製得負載型磷酸銀光催化劑。

本發明的有益效果是：

在石英玻璃表面通過粉刷的方法獲得聚苯乙烯薄膜後，高溫碳化，獲得碳層，並在碳層表面利用膠體性能形成催化劑薄膜，加快電子傳遞，獲得較好的降解效果。

具體實施方式

以下進一步提供本發明的3個實施例：

實施例1

在30cm2乾淨的石英玻璃表面用刷子蘸濃度為6mol/l的苯乙烯乙醇溶液刷於石英玻璃兩側表面，待自然晾乾後在空氣中放置12h，再刷一層，再自然晾乾後在空氣中放置12h，再刷一層，每側總共刷5層，在石英玻璃兩側表面獲得一層聚合的苯乙烯；將該石英玻璃置於馬弗爐中，在氮氣保護下，逐步升溫到550℃，並保持該溫度2h，製得碳層覆蓋的石英玻璃；稱取24mmol硝酸銀，配置成20mmol/l的硝酸銀溶液，稱取8mmol磷酸氫二鈉，配置成20mmol/l的磷酸氫二鈉溶液；將以上兩種溶液在400轉/分鐘的轉速下混合，形成黃綠色膠狀物質，持續攪拌4h，在攪拌過程中磷酸氫二鈉和硝酸銀反應，生成磷酸銀膠體；用刷子蘸取磷酸銀膠體刷於石英玻璃覆蓋有碳層的兩側表面，待自然晾乾後再刷一層，再自然晾乾後再刷一層，每側總共刷5層，在石英玻璃碳層表面獲得薄薄一層磷酸銀顆粒，製得負載型磷酸銀光催化劑。

將製得的負載型磷酸銀光催化劑用於處理含酸性大紅廢水：將得到的負載型磷酸銀光催化劑置於待處理50ml濃度為20mg/l的含酸性大紅廢水中，光射於磷酸銀表面，在300w金滷燈照射下，反應40min，脫色率為97.9％。

實施例2

在10cm2乾淨的石英玻璃表面用刷子蘸濃度為2mol/l的苯乙烯乙醇溶液刷於石英玻璃兩側表面，待自然晾乾後在空氣中放置10h，再刷一層，再自然晾乾後在空氣中放置10h，再刷一層，每側總共刷4層，在石英玻璃兩側表面獲得一層聚合的苯乙烯；將該石英玻璃置於馬弗爐中，在氮氣保護下，逐步升溫到400℃，並保持該溫度1h，製得碳層覆蓋的石英玻璃；稱取20mmol硝酸銀，配置成20mmol/l的硝酸銀溶液，稱取6.6mmol磷酸氫二鈉，配置成20mmol/l的磷酸氫二鈉溶液；將以上兩種溶液在350轉/分鐘的轉速下混合，形成黃綠色膠狀物質，持續攪拌3h，在攪拌過程中磷酸氫二鈉和硝酸銀反應，生成磷酸銀膠體；用刷子蘸取磷酸銀膠體刷於石英玻璃覆蓋有碳層的兩側表面，待自然晾乾後再刷一層，再自然晾乾後再刷一層，每側總共刷4層，在石英玻璃碳層表面獲得薄薄一層磷酸銀顆粒，製得負載型磷酸銀光催化劑。

將製得的負載型磷酸銀光催化劑用於處理含亞甲基藍廢水：將得到的負載型磷酸銀光催化劑置於待處理50ml濃度為20mg/l的含亞甲基藍廢水中，光照射於磷酸銀表面，在300w金滷燈照射下，反應40min，脫色率為96.5％。

實施例3

在20cm2乾淨的石英玻璃表面用刷子蘸濃度為4mol/l的苯乙烯乙醇溶液刷於石英玻璃兩側表面，待自然晾乾後在空氣中放置12h，再刷一層，再自然晾乾後在空氣中放置12h，再刷一層，每側總共刷5層，在石英玻璃兩側表面獲得一層聚合的苯乙烯；將該石英玻璃置於馬弗爐中，在氮氣保護下，逐步升溫到550℃，並保持該溫度2h，製得碳層覆蓋的石英玻璃；稱取24mmol硝酸銀，配置成20mmol/l的硝酸銀溶液，稱取8mmol磷酸氫二鈉，配置成20mmol/l的磷酸氫二鈉溶液；將以上兩種溶液在350轉/分鐘的轉速下混合，形成黃綠色膠狀物質，持續攪拌4h，在攪拌過程中磷酸氫二鈉和硝酸銀反應，生成磷酸銀膠體；用刷子蘸取磷酸銀膠體刷於石英玻璃覆蓋有碳層的兩側表面，待自然晾乾後再刷一層，再自然晾乾後再刷一層，每側總共刷4層，在石英玻璃碳層表面獲得薄薄一層磷酸銀顆粒，製得負載型磷酸銀光催化劑。

將製得的負載型磷酸銀光催化劑用於處理含羅丹明b廢水：將得到的負載型磷酸銀光催化劑置於待處理50ml濃度為20mg/l的含羅丹明b廢水中，光照射於磷酸銀表面，在300w金滷燈照射下，反應40min，脫色率為96.5％。