[发明专利]一种用于污水处理的单原子光催化板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于污水处理的单原子光催化板，由单原子光催化剂分散于水中，加入助剂制备成混合乳液，再将混合乳液涂覆于多孔碳化硅基板上而得；所述的单原子光催化剂的添加量为混合乳液重量的1～2％。本发明还公开了该单原子光催化板的制备方法。本发明利用金属单原子的激发效应，有效促进TiOsubgt;2/subgt;光生电子和空穴的分离，突破TiOsubgt;2/subgt;的禁带宽度限制，拓宽了二氧化钛的光响应范围，实现了二氧化钛可见光响应，使其向可见光谱扩展，增强其对光源的利用率以提高其光催化效率；解决现有技术污水处理过程中光催化效率差的问题。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于污水处理的单 原子光催化板及其制备方法。

背景技术

随着国民生活质量的提高，国家对于环境治理高度重视，其中对 水体提出了新的挑战，其要求水体洁净包括地表水水质优良(达到或 好于III类)比例、地表水劣Ⅴ类水体比例、地级及以上城市集中式 饮用水水源地水质达标率3个指标，污染性水体治理更显得尤为重要， 污染性水体包括常见的生活污水、城市黑臭水体、水产养殖水等，其中主要污染的原因为COD含量超标、细菌和藻类泛滥，导致水体恶 化；甚至我们认为很干净的景观水、泳池水等娱乐用水也属于污染性 水体，其主要污染源为细菌、病毒等微生物泛滥，所以降低COD、 灭杀细菌及藻类才是污染性水体治理的根本。

目前光催化技术在水处理方法越来越受到重视，其被认为是迄今 为止耗能少、处理方式简单有效地的绿色有机污染物处理技术。目前 市售的光催化板在紫外照射下，细菌总数的杀菌率只能达到 50％～80％之间，一些微小的细菌及顽固细菌杀不死，经过处理的水无法达到使用标准；目前市售光催化板所使用的光催化剂大部分都是 TiO₂，其光催化效果不佳，见效慢，常规使用是在紫外灯照射24h～48h， 水体的杀菌率才达到使用标准；同时市售的光催化板在长时间水流冲 刷条件下，催化剂易与基板脱落，导致光催化板使用寿命短，杀菌效 率降低，需要不断更换光催化板来保持合格杀菌效率，增加了使用成本。

单原子技术是由我国提出的一项引领世界前沿发展的顶尖技术， 我国在该技术的研究和应用上也是领跑于世界前列。单原子技术自 2011年提出以来，就迅速发展为科学研究最热门的前沿领域，广泛 地应用在能源、材料、化工、医疗、生物等领域，在科学领域掀起一 股热烈地研究热潮。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于污水处理的单原子光催化剂及 单原子光催化板，解决现有技术污水处理过程中光催化效率差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于污水处理的单原子光催化板，由单原子光催化剂分散于 水中，加入助剂制备成混合乳液，再将混合乳液涂覆于多孔碳化硅基 板上而得；所述的单原子光催化剂的添加量为混合乳液重量的1～2％。

优选地，所述的用于污水处理的单原子光催化剂，由过渡金属以 单原子形式负载于载体上而得；所述的过渡金属为银、铜、铁、锰中 的任意几种；所述的载体为混晶TiO₂。

优选地，所述的过渡金属和载体的质量比为1:50～150。

优选地，所述的用于污水处理的单原子光催化剂，制备方法包括 以下步骤：

(1)将载体与过渡金属盐溶液混合，搅拌至载体完全悬浮在溶 液中，超声分散10～50min，然后继续搅拌8～14h，得混合液A；

(2)将碳酸氢钠水溶液加入上述混合液中，调节混合液pH为 8～9，搅拌8～14h，得混合液B；

(3)将除去混合液B中的大部分溶剂，然后干燥，研磨，得固 体物料；

(4)将上述固体物料在氢氩混合气氛围中进行分段煅烧，煅烧 结束后冷却至室温，研磨，即得单原子光催化剂。