[发明专利]一种GOQDs/TiO2/WO3光催化剂的制备及其应用

说明书

本发明涉及的是一种GOQDs/TiO₂/WO₃光催化剂的制备及其应用。该材料以三氧化钨（WO₃）纳米片为基底材料，且氧化石墨烯量子点（GOQDs）和二氧化钛（TiO₂）均匀的负载在WO₃纳米片上，制备方法为首先用水热法将氧化石墨烯制备成尺寸大小均匀的GOQDs，然后采用一步水热法合成GOQDs/TiO₂/WO₃三元异质结光催化剂材料，提高了TiO₂的光量子产率、拓展了光吸收波长、提高了光催化反应的活性。然后以汞灯为紫外光源，以反渗透浓水为原水，以重金属类内分泌干扰物为目标污染物进行光催化工艺处理，通过火焰原子吸收分光光度法对结果进行监测。本发明制备的光催化剂活性较高，拓宽了光催化技术在污水处理中的应用，为去除废水中重金属类内分泌干扰物提供强有力的支撑。

技术领域

本发明属于光催化材料、水处理技术领域，涉及到光催化剂GOQDs/TiO₂/WO₃的制备及其在废水处理中的应用。

背景技术

反渗透技术在污水处理行业中的应用愈加广泛，反渗透浓水的处理和排放也引起了人们的关注。其中反渗透浓水中的重金属类内分泌干扰物属于新型污染物，浓度较低却对人体和生态系统产生严重影响，威胁了生物和人类的健康，因此，去除反渗透浓水中的重金属类内分泌干扰物具有十分重要的现实意义。

吸附法和膜分离法是处理重金属类内分泌干扰物常用方法，在应用的过程中起到了一定的富集作用但是重金属价态未发生改变，没有达到消除毒性的目的。光催化法是近年来发展起来的新型技术，改变了重金属类内分泌干扰物的形态且能够在常温常压下反应，在处理反渗透浓水中的重金属类内分泌干扰物显示出独特的优势（魏添昱, 陈荣, 马田,等. 光催化应用于处理水中重金属离子的研究进展[J]. 江西化工, 2015(5):13-17.）。二氧化钛（TiO₂）是目前研究和应用中最广泛的半导体材料，然而传统的TiO₂光催化剂存在两大主要缺陷：光生载流子极易复合及较宽的带隙（3.2ev），为解决上述两个问题，本专利将WO₃和TiO₂复合，形成TiO₂/WO₃半导体异质结能够有效提高电荷分离效率，还可以将光响应扩展到可见光区；另外GOQDs的量子尺寸效应、量子限域效应和表面效应能够增强光生电子-空穴的分离，进一步提高TiO₂活性。

发明内容

本发明提供了一种能够高效去除反渗透浓水中重金属类内分泌干扰物的工艺，无需预处理，光催化方法简单安全，操作简易。通过一步水热法合成GOQDs/TiO₂/WO₃催化剂，此催化剂具有较高的电子传输能力，加强了光生电子还原重金属离子作用，由于光生空穴的氧化性，反渗透浓水中的有机污染物可以同时去除。

本发明的技术方案是：（一）通过一步水热法合成GOQDs/TiO₂/WO₃光催化剂，该催化剂以WO₃纳米片为基底材料，TiO₂和GOQD_S均匀的负载在WO₃纳米片上，WO₃纳米片直径在100nm左右为正交晶型，TiO₂直径在40nm左右为锐钛矿型，GOQDs直径在6nm以下；（二）以GOQDs/TiO₂/WO₃三元异质结纳米复合材料为光催化剂进行光催化反应，还原反渗透浓水中的重金属类内分泌干扰物。

具体步骤如下：