[发明专利]高活性复合钒酸铋光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种高活性复合钒酸铋光催化剂，由磁性颗粒SiO₂/NiFe₂O₄负载纳米钒酸铋而成，纳米钒酸铋和磁性颗粒的质量比为(1.5‑3)：(0.08‑0.5)。与现有技术相比，本发明以木质素胺为模板，通过空间位阻效应减少颗粒间直接接触，避免由于氢键或范德华力的作用而产生的团聚，引入磁性颗粒，通过外界磁场将催化剂从溶液中快速分离，实现光催化剂的回收再利用，并且磁性粒子的加入能引起钒酸铋晶格的畸变，增大催化剂的比表面积，提高光催化活性；相比传统单独臭氧氧化技术相比，明显提高污染物的去除率，可见光照射加速臭氧快速产生·OH，且加速降解毒性较大的中间产物及难降解小分子物质，催化剂投加量小，原料丰富易得，可重复使用，降低污水处理成本。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，特别涉及一种高活性复合钒酸铋光催化剂及其制备方法。

背景技术

现代煤化工主要指煤制气、煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等，现代煤化工是实现煤炭清洁高效利用的重要途径，是国家鼓励的重要方向。随着人们环保意识的逐渐提高，早已不再满足废水的达标排放，而是更多地关注废水的回收利用，保护水资源的问题，这就使得高含盐量废水处理成为了煤化工企业的重点研究问题。

煤化工高盐废水主要来自于膜浓缩或者热浓缩过程产生的浓盐水，其总溶解性固体(TDS)相差较大，一般为1％～8％，有的甚至高达20％以上，化学需氧量(COD)为100～2000mg/L，且主要为难降解有机物。高COD可能引起膜污染、蒸发结晶过程有机物污染，限制了废水进一步浓缩或者资源化利用。对于此类废水的处理，由于盐浓度对微生物的抑制作用，生化法一般难以奏效。活性炭吸附法对有机物去除效果显著，但活性炭吸附容量有限，吸附饱和后再生困难，导致运行费用偏高；光催化技术具有高效、稳定、无二次污染以及适用各类有机污染物降解等突出优点，是高级氧化法中很有应用前景的技术之一。但是否具有稳定、可控、高效的半导体材料是限制光催化技术广泛应用于环保领域的关键因素。

钒酸铋是一种低碳环保、具有多种形貌的金属氧化物，其不含对人体有害的重金属元素。同时，钒酸铋也具有可见光吸收能力、较高的光化学稳定性、较强的氧化还原能力及无毒、制备成本低等优点，是一种优良的半导体材料，具有良好的应用前景。虽然钒酸铋具有很好的可见光吸收特性，但是钒酸铋有导电性较差，电子传输能力不强和回收能力差等缺点，使材料本身有一定局限性。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种高活性复合钒酸铋光催化剂及其制备方法，解决了具有较好的催化活性，快速高效地降解煤化工废水，同时容易回收且绿色环保等问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种高活性复合钒酸铋光催化剂，关键在于：所述复合光催化剂由所述复合光催化剂由磁性颗粒SiO₂/NiFe₂O₄负载纳米钒酸铋而成；所述纳米钒酸铋和磁性颗粒的质量比为(1.5-3)：(0.08-0.5)。

优选的，所述纳米钒酸铋和磁性颗粒的质量比为2：0.15。

一种高活性复合钒酸铋光催化剂的制备方法，关键在于包括以下步骤：