一种去除高浓度甲基橙的新型光催化剂材料及去除方法技术

本发明专利技术公开了一种去除高浓度甲基橙的新型光催化剂材料及去除方法，该新型光催化剂材料包括3

【技术实现步骤摘要】
一种去除高浓度甲基橙的新型光催化剂材料及去除方法


[0001]本专利技术涉及有机废水处理领域，具体是一种去除高浓度甲基橙的新型光催化剂材料及去除方法。

技术介绍

[0002]环境污染是全球面临的问题之一，其影响生物多样性、生态系统和人类健康。其中最具严重的地下水污染问题就是染料废水。尽管水资源有限，但工业染料废水的处理至关重要。染料废水排出后会在水面上方形成可见层，并且减少了阳光对水中的渗透从而影响水中生物的光合作用，从而对水生生物构成威胁。除此以外，它们还会刺激皮肤，而且在被吸入时会导致呼吸短促。
[0003]甲基橙是最常见的水溶性偶氮染料之一，广泛应用于纺织、化妆品、造纸、印刷、食品等行业。由于这种染料的高热稳定性和化学稳定性，仅通过化学和生物方法从溶液中去除MO存在一些困难。因此，人们已经针对甲基橙为主的染料废水开发了多种处理工艺与方法。
[0004]蒋海英教授在2016年成功制备了新型金属炔聚合物纳米材料——苯乙炔铜，并对该材料降解有机污染物的性能和构效关系进行深入研究。文章指出苯乙炔铜沿铜
‑
铜“阶梯”的长距离有序结构使带形电子结构具有2.3eV的窄能带隙，且该材料在可见光下对甲基橙(MO)等有机污染物表现出了良好的降解能力。相比传统的废水处理技术，苯乙炔铜处理废水的过程简单易操作，产物温和无污染等优势，在净化污水领域具有很大发展潜力。
[0005]然而，由于苯乙炔铜价带位置过负(E
CB
＝0.01eV)，使得该材料价带氧化能力不足严重限制了苯乙炔铜降解性能的进一步提高。针对这一问题，本申请提供一种去除高浓度甲基橙的新型光催化剂材料及去除方法，通过基团修饰的改性手段，致力于提高苯乙炔铜价带，从而有效提高苯乙炔铜的氧化能力以降解污染物。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种去除高浓度甲基橙的新型光催化剂材料及去除方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种去除高浓度甲基橙的新型光催化剂材料，包括3
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OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu光催化剂；
[0009]所述3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu光催化剂以氯化亚铜为原料，加入氢氧化钠甲醇溶液和3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡CH，在300W氙灯照射下不断搅拌即可获得3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu；
[0010]具体的，将422mg CuCl加入到40ml甲醇中，在持续搅拌的条件下用分液漏斗按量将溶解了640mg NaOH的甲醇溶液和420μl 3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡CH依次滴加到上述醇溶液中，溶液中生成絮状物；在300W氙灯下照射100min并不断搅拌，形成最终的反应液。该反应液经过离心、水洗3次、醇洗3次、干燥、研磨处理后，即可得到3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu粉末。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：光催化剂为间位羟基修饰的苯乙炔铜材料。
[0012]一种新型光催化剂材料去除高浓度甲基橙的方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1：向甲基橙模拟染料废水中加入3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu，得到混合液1；
[0014]步骤2：在持续搅拌的条件下，将混合液1放在氙灯下反应，反应完得到混合液2，用紫外分光光度计测量混合液1和混合液2的吸光度；
[0015]步骤3：在避光或直接光照条件下进行去除甲基橙模拟废水过程；
[0016]步骤4：在20～50℃温度下进行去除甲基橙模拟废水过程；
[0017]步骤5：在4～10pH下进行去除甲基橙模拟废水过程；
[0018]步骤6：在SO
42
‑
、ClO
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、CO
32
‑
、NO3‑
、PO
42
‑
、COOH
‑
、Na
+
、Cu
2+
、K
+
、Mg
2+
、Zn
2+
、Fe
3+
、Cd
3+
影响下进行去除甲基橙模拟废水过程。
[0019]作为本专利技术进一步的方案：步骤3中的光照条件里光源要包含紫外光。
[0020]作为本专利技术进一步的方案：步骤5中最佳pH＜9时，3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu对甲基橙的去除效果较好。
[0021]作为本专利技术再进一步的方案：步骤6中当模拟染料废水中无CO
32
‑
和PO
42
‑
共存时，3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu对甲基橙的去除效果较好。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]利用光热法制备了3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu，并将其用于光降解甲基橙模拟的染料废水，3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu对高浓度甲基橙具有优良的光催化降解活性，去除量达到596mg/g，光降解性量远超商业二氧化钛(P25)以及常规有机光催化剂g
‑
C3N4。
[0024]3‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu不溶于甲基橙水溶液，属于非均相光催化剂，同时对废水的pH值适用范围广，阴离子影响少，在常温常压下即可实现印染废水中甲基橙分子的有效光降解。
附图说明
[0025]图1为本专利技术中3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu、Ph
‑
C≡C
‑
Cu、CuCl的X
‑
射线晶体衍射图谱。
[0026]图2为本专利技术中3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu的分子结构示意图。
[0027]图3为不同基团修饰的Ph
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除高浓度甲基橙的新型光催化剂材料，其特征在于，包括3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu光催化剂；所述3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
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Cu光催化剂以氯化亚铜为原料，加入氢氧化钠甲醇溶液和3
‑
OH
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Ph
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C≡CH，在300W氙灯照射下不断搅拌即可获得3
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OH
‑
Ph
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C≡C
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Cu：将422mgCuCl加入到40ml甲醇中，在持续搅拌的条件下用分液漏斗按量将溶解了640mgNaOH的甲醇溶液和420μl3
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OH
‑
Ph
‑
C≡CH依次滴加到上述醇溶液中，溶液中生成絮状物；在300W氙灯下照射100min并不断搅拌，形成最终的反应液，该反应液经过离心、水洗3次、醇洗3次、干燥、研磨处理后，即可得到3
‑
OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu粉末。2.根据权利要求1所述的一种去除高浓度甲基橙的新型光催化剂材料，其特征在于，光催化剂为间位羟基修饰的苯乙炔铜材料。3.一种根据权利要求2所述的新型光催化剂材料去除高浓度甲基橙的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：向甲基橙模拟染料废水中加入3
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OH
‑
Ph
‑
C≡C
‑
Cu，得到混合液1；步骤2：在持续搅拌的条件下，将混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋海英，侯佳炜，刘亚格，张媛媛，穆玥如，孙雪，井碧云，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：