[发明专利]一种GOQDs/TiO2/Ag光催化剂的制备及其在废水中的应用

说明书

本发明涉及的是一种GOQDs/TiO₂/Ag光催化剂的制备及其在废水中的应用。该材料以二氧化钛（TiO₂）纳米片为载体，Ag单质分布在TiO₂纳米片上，且氧化石墨烯量子点（GOQD_S）均匀的散布在TiO₂纳米片周围，制备方法为通过水热法将氧化石墨烯溶液制备成尺寸大小均匀的GOQDs，然后利用一步水热法合成GOQDs/TiO₂/Ag光催化剂材料，TiO₂与Ag形成半导体‑贵金属异质结构体系提高了TiO₂光催化效率；再对反渗透浓水中的重金属类内分泌干扰物进行光催化工艺处理，根据光生电子的还原性将重金属离子还原成单质。本发明的光催化剂催化效率高，绿色环保，方法简单可控，加快了光催化技术在污水处理中的应用。

技术领域

本发明属于光催化材料、水处理领域，涉及一种GOQDs/TiO₂/Ag光催化剂的制备及其在废水处理中的应用。

背景技术

反渗透技术在石化、制药等行业的废水处理中应用逐渐广泛，在净化水质的同时产生了高浓缩的反渗透浓水，成分复杂、包含多种新型污染物，其中，重金属类内分泌干扰物是能干扰人体内分泌系统、对环境产生严重危害的一类物质。

光催化剂在紫外光的激发下可产生氧化、还原性较强的空穴和光生电子，可与光催化剂表面吸附的污染物质发生氧化还原反应，不仅能够还原重金属离子，还可以将有机污染物氧化为无害物质，本专利采用光催化方法实现对重金属类内分泌干扰物的高效去除。

由于二氧化钛（TiO₂）的带隙较宽、量子产率较低，使其使用受到制约，若将TiO₂与贵金属Ag复合，形成半导体-贵金属异质结构体系，TiO₂产生的光生电子能够迅速转移到Ag单质上，且Ag表面具有较低的还原反应电位，光生电子可以迅速与周围的重金属离子发生反应，提高了光催化效率，达到了去除重金属类内分泌干扰物的目的。同时，氧化石墨烯量子点（GOQDs）具有十分优异的性能，比如说较高的电子迁移率和量子尺寸效应，有利于降低TiO₂的光生载流子的复合率，提高TiO₂的光催化性能。

发明内容

本发明采用光催化方法去除反渗透浓水中的重金属类内分泌干扰物，流程简单、安全可控、去除率较高，拓宽了光催化方法在环境治理中的应用；制备的GOQDs/TiO₂/Ag光催化剂，具有较高的催化性能。

本发明的技术方案是：

（一）利用Hummers氧化法将石墨粉制成氧化石墨烯，通过进一步的水热处理制备出GOQDs溶液；（二）通过一步水热法合成GOQDs/TiO₂/Ag光催化剂，该材料以TiO₂纳米片为基底，单质Ag均匀的负载在TiO₂纳米片上，GOQDs分布在TiO₂纳米片上及四周；（三）以反渗透浓水为处理水样，取一定质量的GOQDs/TiO₂/Ag光催化剂进行光催化处理，对结果进行检测。

具体步骤如下：

（1）GOQDs的制备：采用水热法制备GOQDs，量取70~90ml的氧化石墨烯溶液，调节其pH为11并加入1~2ml的H₂O₂，然后转移至100ml的聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中进行水热处理（反应温度在180℃~200℃，反应时间为18h~24h），最后将反应产物用孔径为0.22μm的微孔滤膜过滤，并用透析的方法将杂质截留，透析袋的截留分子量为3000-3500Da，透析产物为GOQDs溶液，烘干得到GOQDs。