一种复合光催化材料及其制备方法和应用、净化器件、净化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种复合光催化材料及其制备方法和应用、净化器件、净化装置，属于光催化技术领域。本发明专利技术提供了一种复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：将BiVO4、GO和水混合后进行热处理，得到含有GO包裹BiVO4的浆料；将所述浆料与钛酸丁酯溶胶前驱体混合进行水热反应和还原反应，生成包裹BiVO4的纳米TiO2胶凝和负载在所述纳米TiO2胶凝外侧表面的rGO，得到所述复合光催化材料。本发明专利技术以钛酸丁酯溶胶前驱体制备TiO2，制备得到的TiO2具有凝胶性质，其粘性有提高其与rGO之间的连接强度，减少了TiO2的流失，延长了净化时间。延长了净化时间。延长了净化时间。

【技术实现步骤摘要】
一种复合光催化材料及其制备方法和应用、净化器件、净化装置


[0001]本专利技术涉及光催化
，尤其涉及一种复合光催化材料及其制备方法和应用、净化器件、净化装置。

技术介绍

[0002]水体易受到污水排放的污染，如截污纳管不到位、厨房污水渗漏、家禽散养点源排污等现象时有发生。超过水体自净化承载能力的排放导致水质恶化，同时也带来了生态指标IBI的下降。
[0003]环境功能材料对受污染的水体具有修复作用。光催化材料是这些材料中的一类，具有运行能耗低、绿色安全等特点。光催化利用光源产生相应类型自由基对水质进行净化，尤其是针对水体中的有机污染物的催化降解，是一项绿色的氧化技术。
[0004]面对实际水体净化的应用，微生物是不可排除的因素(不像实验室单因素实验)，同时也是可以被我们利用去净化水质的一个重要环节。紧密耦合型光催化与生物联用技术(ICPB)因兼有吸附、催化降解、生物降解和生物转化的功能常用于净化生物难降解的有机污染物。例如M.D.MARSOLE等利用大孔纤维素载体和TiO2催化剂去除2,4,5
‑
三氯苯酚(TCP)。在净化过程中，对于使用复合催化材料的ICPB体系情况，各组分因连接不牢导致组分逐渐脱离、净化持续时间短的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种复合光催化材料及其制备方法和应用、净化器件、净化装置，本专利技术的复合光催化材料中各组分之间连接牢固，净化时间长。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将BiVO4、GO和水混合后进行热处理，得到含有GO包裹BiVO4的浆料；
[0009]将所述浆料与钛酸丁酯溶胶前驱体混合进行水热反应和还原反应，生成包裹BiVO4的纳米TiO2胶凝和负载在所述纳米TiO2胶凝外侧表面的rGO，得到所述复合光催化材料。
[0010]优选的，所述BiVO4颗粒与GO的质量比为1：2～100；
[0011]所述GO的片径为0.5～3μm，含氧量为2～20wt％。
[0012]优选的，所述BiVO4的粒径为150～280nm；所述BiVO4为单斜型BiVO4。
[0013]优选的，所述钛酸丁酯溶胶前驱体的体积与GO的质量比为8～40mL:1g；
[0014]所述钛酸丁酯溶胶前驱体中钛酸丁酯的浓度为0.6～1mol/L。
[0015]优选的，所述水热反应和还原反应在程序化微波辅助水热装置，所述水热反应和还原反应的温度为140～170℃。
[0016]本专利技术还提供了上述方案所述制备方法制备的复合光催化材料，所述复合光催化
材料包括BiVO4、包裹在所述BiVO4上的rGO和负载在所述rGO外侧表面的纳米TiO2胶凝。
[0017]优选的，所述纳米TiO2胶凝与rGO的质量比为1：0.02～5；所述纳米TiO2胶凝的晶型为锐钛矿
‑
金红石混晶型。
[0018]本专利技术还提供了上述方案所述复合光催化材料在制备净化器件中的应用。
[0019]本专利技术还提供了一种净化器件，所述净化器件包括多孔纤维织物和负载在所述多孔纤维织物上的复合光催化材料和导电材料；
[0020]所述复合光催化材料为上述方案所述复合光催化材料。
[0021]本专利技术还提供了一种净化装置，包括碳毡和光催化单元；所述碳毡和光催化单元通过导线连接；
[0022]所述光催化单元包括三明治多孔布和与所述三明治多孔布缝合在一起的净化器件；
[0023]所述净化器件的孔径不小于所述三明治多孔布孔径；
[0024]所述净化器件为上述方案所述的净化器件。
[0025]本专利技术提供了一种复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：将BiVO4、GO和水混合后进行热处理，得到含有GO包裹BiVO4的浆料；将所述浆料与钛酸丁酯溶胶前驱体混合进行水热反应和还原反应，生成包裹BiVO4的纳米TiO2胶凝和负载在所述纳米TiO2胶凝外侧表面的rGO，得到所述复合光催化材料。本专利技术以钛酸丁酯溶胶前驱体制备TiO2，制备得到的TiO2具有凝胶性质，其粘性有效提高其与rGO之间的连接强度，减少了TiO2的流失，延长了净化时间。
[0026]本专利技术制备的复合光催化材料中BiVO4、纳米TiO2胶凝以及rGO均具有优异的可见光吸收性能，且BiVO4、纳米TiO2胶凝通过贵金属(来自钛酸丁酯溶胶前驱体)掺杂后能产生LSPR效应，均能提高复合光催化材料的可见光响应性能；此外，BiVO4、rGO与纳米TiO2胶凝形成的纳米异质结构型能进一步提高复合光催化材料可见光响应特性。
[0027]本专利技术净化器件中的导电材料可以将光催化产生的光生电子快速与光生空穴分离，从而避免了光生电子
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光生空穴复合，提高了反应效率。其次，加入导电材料可以使得材料形成电极，可以与底泥部分形成电极对，促进反应发生。将净化器件与三明治多孔布缝合在一起，光催化材料(净化器件)和微生物载体(三明治多孔布)处于两个紧密切合的物理部分，使得净化器件外侧受光面产生的自由基不易破坏到好氧微生物的细胞膜，从而进一步提高了净化装置的净化效率。
附图说明
[0028]图1为实施例1复合光催化材料的禁带宽度Taucplot图；
[0029]图2为实施例1复合光催化材料的SEM图；
[0030]图3为实施例1复合光催化材料的XRD图；
[0031]图4～5为实施例1复合光催化材料的EPR测试结果图；
[0032]图6为实施例1复合光催化材料的拉曼光谱图；
[0033]图7为实施例1复合光催化材料的XPS图；
[0034]图8为对比例1光催化材料的纯化处理前后光催化染料脱色实验结果；
[0035]图9为实施例1复合光催化材料的纯化处理前后光催化染料脱色实验结果；
[0036]图10为对应用例1和对比应用例1净化器件的ORP结果图；
[0037]图11为应用例1中净化器件所用涤纶网眼布的SEM图；
[0038]图12为应用例1中净化器件的SEM图；
[0039]图13为应用例2中净化器件在超纯水浸泡组的毒性实验结果；
[0040]图14为应用例2中净化器件在PBS浸泡组的毒性实验结果；
[0041]图15为对应用例2、对比应用例2～3净化器件的光催化降解性能测试结果；
[0042]图16为水质净化装置的结构图；
[0043]图17为加入水质净化装置后水体每日总氮的变化；
[0044]图18为加入水质净化装置后水体每日总磷的变化。
具体实施方式
[0045]本专利技术提供了所述复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
[0046]将BiVO4、GO和水混合后进行热处理，得到含有GO包裹BiVO4的浆料；
[0047]将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将BiVO4、GO和水混合后进行热处理，得到含有GO包裹BiVO4的浆料；将所述浆料与钛酸丁酯溶胶前驱体混合进行水热反应和还原反应，生成包裹BiVO4的纳米TiO2胶凝和负载在所述纳米TiO2胶凝外侧表面的rGO，得到所述复合光催化材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述BiVO4颗粒与GO的质量比为1：2～100；所述GO的片径为0.5～3μm，含氧量为2～20wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述BiVO4的粒径为150～280nm；所述BiVO4为单斜型BiVO4。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸丁酯溶胶前驱体的体积与GO的质量比为8～40mL:1g；所述钛酸丁酯溶胶前驱体中钛酸丁酯的浓度为0.6～1mol/L。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应和还原反应在程序化微波辅助水热装置，所述水热反应和还原反应的温度为14...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇健，袁宇栋，朱浩，王婧炯，许雯佳，陈荧，耿波，陈斌，许亮，
申请(专利权)人：江苏双良环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：