一种降解水体中有机污染物的催化材料及制备方法技术

本发明专利技术属于光催化降解领域，具体涉及一种降解水体中有机污染物的催化材料及制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种降解水体中有机污染物的催化材料及制备方法


[0001]本专利技术属于光催化降解领域，具体涉及一种降解水体中有机污染物的催化材料及制备方法
。

技术介绍

[0002]传统物理法是处理污染物的一种有效方法，但它只是转移污染物，不能降解污染物，而化学氧化法
(
如氧化剂氧化法
、
光催化剂催化法
)
可以有效地降解污染物
。
其中氧化剂成本贵，而光催化氧化法是一项新型废水处理及净化高级氧化技术，其中光催化原理是带隙小于光子的半导体光催化剂受光激发，激发产生的部分电子从价带跃迁到导带，在价带留下了空穴，形成了光生电子
‑
空穴对，随后光生电子
、
空穴会转移到催化剂的表面，电子有强还原性，将溶解的氧气还原为超氧自由基
。
空穴具有氧化性，能氧化掉部分有机物，也可将羟基氧化为羟基自由基，生成的自由基将染料分解为小分子，实现了染料的降解
。
其中羟基自由基的标准电极电位为
2.8eV
，可将大部分有机染料氧化分解为
CO2、H2O
等小分子
。
光催化氧化法具有降解完全
、
高效
、
价廉
、
稳定和可以利用太阳光等优点，具有良好的应用前景，因此光催化剂的研究成为治理水污染的热点
。
[0003]目前，主要研究的催化剂有
TiO2、MoO3、ZnO、Cu2O
等，如
CN116251608A、CN109529892A
等
。Cu2O
作为极具应用前景的半导体光催化材料，因其具备优异的可见光激发光电转换性能，可利用太阳能驱动化学反应，具有反应条件温和
、
能耗低以及对有机物高效的去除矿化性能
。
尤为适用于开发基于
Cu2O
的光催化氧化材料与工艺以实现对水体中有机污染物的高效降解
。
增强
Cu2O
基光催化材料的光催化性能的方法主要集中在以下三个方法：采用金属或非金属掺杂
、
与宽带隙半导体复合构建异质结以及形貌晶面调控
。
其中，非金属元素掺杂合成的
Cu2O
基光催水处理材料可由掺杂的非金属取代
Cu2O
晶胞中的
O
元素，并调节水处理材料的带隙宽度
。
非金属元素的掺入可在
Cu2O
基晶体中生成大量氧空位缺陷，促进提升光生电子的跃迁与载流子的转移效率
。
然而由于
Cu2O
材料禁带宽度较窄，表现出量子转化效率偏低
、
产生的光生电子与光生空穴容易发生复合等缺陷
。
[0004]因此，提高
Cu2O
基光催化材料的光电转化效率
、
抑制光生电子与空穴对复合并增强其光催化活性成为当前研究热点
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种降解水体中有机污染物的催化材料及制备方法
。
[0006]为了达到本专利技术的目的，采用的技术方案如下：
[0007]一种降解水体中有机污染物的催化材料，所述催化材料原料包括无机铜盐
、
聚乙烯吡咯烷酮
、
氯化物
、
抗坏血酸溶液，所述无机铜盐
、
聚乙烯吡咯烷酮
、
氯化物
、
抗坏血酸溶液的配比为
(1
‑
5)g:(0.3
‑
1.5)g:(0.02
‑
0.1)g:(40
‑
100)mL。
[0008]所述催化材料的晶型呈多面体晶型，所述催化材料的粒径范围为
1500
‑
4000nm。
[0009]优选地，所述无机铜盐选自硫酸铜
、
氯化铜
、
硝酸铜中的一种或多种，所述抗坏血酸溶液的质量浓度为
80
‑
120mg/L。
[0010]优选地，所述氯化物选自
NH4Cl、NaCl、HCl
中的一种或多种，更优选地，所述氯化物选自
NH4Cl。
[0011]本专利技术还提供了上述催化材料的制备方法，制备方法包括将无机铜盐
、
聚乙烯吡咯烷酮
、
氯化物
、
抗坏血酸溶液混合，然后超声
、
加热制得
。
[0012]优选地，所述混合时搅拌时间为5‑
15min。
[0013]优选地，所述混合时先将无机铜盐溶于抗坏血酸溶液，再加入聚乙烯吡咯烷酮，最后加入氯化物
。
[0014]优选地，所述超声的时间为
15
‑
25min。
[0015]优选地，所述加热的温度为
110
‑
130℃
，加热的时间为
3.0
‑
5.0h。
[0016]优选地，所述加热结束后还进行洗涤
、
干燥
。
[0017]优选地，所述洗涤用
80
‑
99.5
％乙醇洗涤，洗涤的次数为3‑5次，洗涤前将加热反应降至室温
。
合成的
Cl
‑
Cu2O
微晶用无水乙醇和去离子水洗涤，残留的氯化物经过浸出和洗涤，不会对目标污水和水生生物造成二次污染
。
[0018]优选地，所述干燥的温度为
50
‑
70℃
，干燥的时间为4‑
8h。
[0019]本专利技术还提供了上述催化材料在降解抗生素药品和
/
或染料污染物中的应用
。
[0020]优选地，所述降解时反应体系的
pH
为
6.5
‑
8.5。
[0021]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]1.
本专利技术随着
Cl
掺杂量的增加，
Cu2O(111)
晶面的衍射峰呈现先增大后减小的趋势，
Cl
掺杂对
Cu2O
晶型的生长有重要调控作用，增强了
Cu2O
的光催化活性；随着
Cl
掺杂量的增加，
Cl
‑
Cu2O
微晶的禁带宽度呈现减小的趋势，且相较于纯
Cu2O
拥有更大的比表面积，并为光催化反应提供更多的反应位点
。
[0023]2.
本专利技术制备的光催化材料
Cl
‑
Cu2O本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种降解水体中有机污染物的催化材料，其特征在于，所述催化材料的原料包括无机铜盐
、
聚乙烯吡咯烷酮
、
氯化物
、
抗坏血酸溶液，所述无机铜盐
、
聚乙烯吡咯烷酮
、
氯化物
、
抗坏血酸溶液的配比为
(1
‑
5)g:(0.3
‑
1.5)g:(0.02
‑
0.1)g:(40
‑
100)mL。2.
根据权利要求1所述的催化材料，其特征在于，所述催化材料的晶型为多面体晶型，所述催化材料的粒径范围为
1500
‑
4000nm。3.
根据权利要求1所述的催化材料，其特征在于，所述无机铜盐选自硫酸铜
、
氯化铜
、
硝酸铜中的一种或多种，所述抗坏血酸溶液的质量浓度为
80
‑
120mg/L。4.
根据权利要求1所述的催化材料，其特征在于，所述氯化物选自
NH4Cl、NaCl、HCl
中的一种或多种
。5.
一种如权利要求1‑4任一项所述的催化材料的制备方法，其特征在于，制备方法包括将无机铜盐
、
聚乙烯吡咯烷酮
、
氯化物
、

【专利技术属性】
技术研发人员：冯心妍，阮薇薇，丁养城，陈迪立，徐颖峰，冯华军，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：