[发明专利]去除二噁英的光催化剂，制备光催化剂的方法和用光催化剂处理二噁英污染的土壤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及去除二噁英的光催化剂，制备该光催化剂的方法和用该光催化剂处理二噁英污染的土壤的方法。

背景技术

二噁英是一组多种化合物的通用名称，其中苯的两个碳原子由氧原子替代。通常，二噁英用于指具有与二噁英的化学性质类似的化学性质的多种化合物。具体而言，二噁英包括含有两个氧原子的多氯二苯并对二噁英(PCDD)和含有一个氧原子的多氯二苯并呋喃(PCDF)。二噁英是脂溶性的，不易溶于水。还已知二噁英是微生物不易分解的稳定物质。由于二噁英在自然界中几乎不分解，其毒性是基本上永久性的。二噁英在生物体脂肪组织中积累，对生物体产生不利影响。甚至极微量的二噁英引起人生殖和免疫系统紊乱，和引起各种癌症。出于这些原因，去除二噁英的合适的方法已是研究和开发的主题。

通常，通过原位法和异位法处理土壤中的二噁英。原位法与污染土壤中二噁英的直接净化相关，由于其成本低廉，因此是优选的方法。不利地，原位方法用于土壤表层。相比之下，异位法具有以下优势，由于在污染物移至土壤或其他环境介质前二噁英被从污染源转移，污染源可以被阻断。异位法的另一个优势是可以根据污染物类型控制净化条件。

由于二噁英的氯化分子结构，其是剧毒的且难以去除。例如，已研究辐射分解、碱催化脱氯、亚临界水萃取、热解吸、原位光解、溶剂/液化气萃取、蒸汽蒸馏、机械化学处理和生物降解以处理二噁英污染的土壤。然而，热处理需要大量能量。溶剂/液化气萃取、蒸汽蒸馏和机械化学处理对二噁英化合物的去除提供了非常有限的信息。生物方法是最经济的，但有净化率低、培养用于处理二噁英污染的土壤的微生物非常困难的缺点。

在这些情况下，经济地使用光催化剂光分解二噁英的方法已得到了重视。然而，光催化法高度依赖太阳光的利用有效性且具有低净化率的缺点。使用基于TiO₂的光催化剂分解二噁英的方法是目前众所周知的。然而，这种方法的光利用效率极其有限，因为半导体材料TiO₂约3.2eV的带隙能量，其仅可以使用紫外线。供参考的是，紫外线仅占总太阳光谱的约4％，可见光占总太阳光谱的约50％。

在这一点上，韩国专利第10-0686381号公开了用于去除废气中的氮氧化物和二噁英的包含5重量％至30重量％的天然锰矿石(NMO)的基于钒/二氧化钛(V/TiO₂)的催化剂。另外，韩国专利公开第10-2000-0039142号公开了基于氧化铬/氧化铝的催化剂，其包含负载于氧化铝载体的作为主要组分的氧化铬，其中基于催化剂总重量，氧化铬以1重量％至50重量％的量存在。

发明内容

鉴于常规光催化剂低效率的可见光利用率做出了本发明，旨在提供用于去除二噁英的光催化剂和制备该光催化剂的方法，该光催化剂具有低带隙能量，其可以尽可能多地利用可见光区域中的光。本发明还旨在提供使用土壤中存在的铁离子结合使用光催化剂基于Fenton氧化高效地处理二噁英污染的土壤的方法。

本发明的一个方面提供去除二噁英的光催化剂，其包含BiVO₄-Bi₂O₃复合物。

根据本发明的一个实施方案，基于100重量份的复合物，Bi₂O₃可以以5重量份至40重量份的量存在。

根据本发明的另一个实施方案，基于100重量份的复合物，Bi₂O₃可以以10重量份至36重量份的量存在。

根据本发明的另一个实施方案，基于100重量份的复合物，Bi₂O₃可以以20重量份的量存在。

根据本发明的另一个实施方案，复合物可以具有2.0eV至2.6eV的带隙能量。

根据本发明的又一个实施方案，复合物可以具有中空晶体结构。

本发明还提供制备用于去除二噁英的光催化剂的方法，其包括a)使碳前体溶液进行水热反应以制备碳球，b)将碳球添加到含铋前体和钒前体的溶液中，使混合物进行溶胶凝胶反应以在碳球表面上合成BiVO₄-Bi₂O₃复合物，c)焙烧BiVO₄-Bi₂O₃复合物以使复合物具有中空晶体结构。

根据本发明的实施方案，碳前体溶液可以是葡萄糖水溶液。