[发明专利]一种AlON复合可见光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种AlON复合可见光催化剂，具体涉及一种高效处理亚甲基蓝染料废水的复合可见光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化领域。

背景技术

随着经济的高速发展，人们对于化石能源的需求及依赖与日俱增。环境污染状况经过长期治理，虽然有所改善，但总体上还是比较严重的，尤其工业“三废”仍然得不到有效的治理。其中印染废水是世界公认的严重工业污染源之一，它常含难降解、有毒有机污染物，其中偶氮化合物和芳香胺等还具有致癌、致畸变作用。亚甲基蓝(MB)为印染废水中典型的有机污染物之一，对其进行降解和脱色是印染废水治理的重要对象。

在过去的几十年之间，各国政府和企业都投入了大量资金和人力对水污染处理技术做出了重要的贡献，但这些传统技术在治理污染方面的能力是有限的，不仅效率低，且有可能出现二次污染。自光催化技术面世以来，由于其具备环保、高效率、成本低及无污染等优点而备受关注。目前，作为光催化材料，主要以TiO₂粉体及其复合粉体材料为主，刘振荣等人采用高温活化处理过的普通锐钛型TiO₂为催化剂，在120min对于亚甲基蓝的降解率达到80％以上(参见文献：刘振荣,李红,王君,等.TiO₂催化超声降解亚甲基蓝溶液[J].化学研究,2005,16(1):69-71.)。王瑞芬等采用溶胶-凝胶法，以钛酸丁酯、硝酸镧和氟化钠为原料，对镧-氟共掺杂二氧化钛结构及催化性能研究，在紫外光光照下120min降解率为79.6％(参见文献：王瑞芬,王福明,安胜利,等.镧-氟共掺杂二氧化钛结构及催化性能研究[J].稀有金属材料与工程,2014(9):2293-2296.)。但是由于光照时间长、分解效率低、原料对人体有害、制备光催化剂工艺复杂等缺点限制了以上光催化剂的实际应用。同时，TiO₂粉体在与有机物充分接触时，极易发生团聚、且不能回收和不能重复利用的缺点同样突出。因此，合成一种高效无毒且无二次污染的光催化剂尤为重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种复合可见光催化剂。

一种复合可见光催化剂，所述可见光催化剂按下述方法制得：

(1)按0.5～7wt.％掺杂量将掺杂粉体与AlON粉末混合研磨，将研磨后的粉体置于烧杯中加入去离子水进行超声10-60min，得混合溶液，其中，所述掺杂粉体为BiVO₄、TiO₂、SnO₂、石墨烯中的一种；

(2)将步骤(1)所得混合溶液装入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，在温度为30-200℃马弗炉中反应12-36h，将反应所得产物进行抽滤，烘干，得复合可见光催化剂。

上述技术方案中，所述步骤(1)中，0.5～7wt.％掺杂量指掺杂粉体占掺杂粉体与AlON粉末总量的0.5～7wt.％。

上述技术方案中，所述步骤(1)中，优选所述掺杂粉体为TiO₂。

上述技术方案中，所述步骤(1)中，优选所述掺杂粉体的粒径为40nm

上述技术方案中，所述步骤(1)中，中所述掺杂粉体的掺杂量为1-7％，进一步优选为2-5％。

上述技术方案中，所述步骤(2)中，所述反应釜在温度为30-200℃马弗炉中反应12-36h；进一步优选为在马弗炉中150-190℃反应20-28h。

上述技术方案中，所述步骤(2)中，所述“抽滤，烘干”按下述方法进行：将将反应所得产物滴入装有滤膜的抽滤器中，除去溶液中的水，然后将装有滤膜的烧杯置入马弗炉中50-120℃烘干12～36h。

进一步地，滴入速度为：2～3s一滴，每滴0.1ml。

利用上述方法制备所得的催化剂的比表面积为2-8m²/g。

进一步地，本发明所述AlON粉末按下述方法制备：以平均粒径为70～110nm，比表面积为5-20m²/g的α-Al₂O₃粉体与碳粉为原料，采用碳热还原法制备AlON合成。

①按碳粉占混合粉末的4.0-8.0wt.％配制碳粉和α-Al₂O₃粉体的混合粉末，装入聚四氟乙烯罐中，氮化硅球作为磨球，无水乙醇为球磨介质，以150-360r/min转速球磨20-48h，球磨后混合粉体的比表面积为100-200m²/g；