[发明专利]一种新型纳米复合可见光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料领域，涉及一种多孔石墨烯-锡氧化钨纳米复合可见光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着工业的不断发展，水体污染和水环境生态恶化已成为发展的制约因素 （Rajagopal C, Kapoor J C. Development of adsorptive removal process for treatment of sxplosives contaminated waste water using activated carbon [J]. Journal of Hazardous Materials, 2001, 87(1): 73-78）。工业污水处理常用的方法主要有物理法、化学法和生物法。其中物理法是利用物理作用处理，分离和回收废水中污染物，包括沉淀法、浮选法过滤法、蒸发法。化学法是利用化学反应或是物理化学作用处理回收可溶性废物或胶状物质，包括中和法、吸附法、氧化还原法。生物法是利用微生物的生化作用处理废水中的有机污染物，包括生物过滤法和活性污泥法。虽然污水处理的方法很多，采用传统方法处理染料废水可能会产生苯、苯胺等有毒有害物质（王春根, 陈建林, 安凤霞, 张丽, 王峰, 朱征. SnWO4可见光催化降解甲基橙研究. 环境化学, 2011, 30 (9): 1564-1568.）（安风霞, 陈建林, 齐 凯, 张 丽. 溶剂热法合成SnWO4及其可见光催化活性. 化工环保, 2010, 30 (3): 258-260.）。光催化氧化能够将许多难生物降解的污染物分解为二氧化碳、水和无机物，其美好的应用前景使这一领域的研究越来越引起人们的重视（Xiao G C, Wang X, Li D Z, et al. InVO4-sensitized TiO2 photocatalysts for efficient air purification with visible light. J. Photochem.Photobiol A: Chem., 2008, 193(2/3): 213-221.）。

锡氧化钨（Tin tungsten oxide, Cas号: 14553-36-7, SnWO4，分子量: 367）以其独特的电子结构，良好的光催化性能和高的化学稳定性，吸引了研究者的广泛关注，并成为光催化研究领域中的一颗新星。王春根等（王春根, 陈建林, 安凤霞, 张丽, 王峰, 朱征. SnWO4可见光催化降解甲基橙研究. 环境化学, 2011, 30 (9): 1564-1568.）采用溶剂热法合成了可见光催化剂SnWO4，以甲基橙溶液为目标污染物，研究了催化剂的用量、溶液的初始浓度、盐效应等因素对光催化降解效果的影响。结果表明，甲基橙溶液初始浓度为20 mg·L-1、催化剂的最佳投加量为1.5 g·L-1，SnWO4的催化活性最好，光照反应90 min对目标污染物的去除率可达99.37 %。安风霞等（安风霞, 陈建林, 齐 凯, 张 丽. 溶剂热法合成SnWO4及其可见光催化活性. 化工环保, 2010, 30 (3): 258-260.）采用溶剂热法合成了新型的可见光催化剂SnWO4，以甲基橙为目标污染物，考察了合成温度、合成时间和煅烧工艺对催化剂可见光催化活性的影响。实验结果表明：煅烧工艺会明显降低催化剂的光催化活性；在合成温度为180 ℃、合成时间为8 h、未煅烧的条件下，成的催化剂的光催化效果最好，光照90 min后，对甲基橙的降解率可达99.93 %。但目前溶剂热法制备的锡氧化钨粒径不可控、易团聚，使其比表面积下降，可见光催化活性下降，从而限制了其应用。