[发明专利]一种双光电极光催化氧化水中氨态氮的系统

摘要

本发明提供了一种双光电极光催化氧化水中氨态氮的系统，属于水质净化及能源回收利用技术领域。利用廉价的商业原料以及简单的水热合成方法制备出效果优良的MoS₂‑TiO₂、MoS₂‑BiVO₄复合光催化剂。以不锈钢网为基底利用硅溶胶黏附催化剂粉末制得光催化电极，在光照条件催化氧化碱性废水，实现了水中氨氮的高效去除。本发明的效果和益处是将可见光催化与燃料电池结合，实现在高效降解水中污染物和氨氮的同时进行电能输出。反应中催化剂高效利用可见光，降低能耗，达到节能环保的目的。

主权项

1.一种双光电极光催化氧化水中氨态氮的系统，其特征在于，该系统包括反应器和曝气装置；反应器为石英单室反应器，其左端为光催化阳极，右侧为光催化阴极；反应器底部设有曝气装置，反应时曝空气，提供饱和溶解氧环境；光催化阳极与光催化阴极间接有阻值为100‑1000Ω的电阻；所述的光催化阳极的催化剂的制备方法：步骤如下，将TiO₂粉末置于350℃温度条件下煅烧活化2‑4h，再磨碎至120‑400目备用；将钼酸盐和硫脲按照质量比为1：2添加到去离子水中，磁力搅拌至完全溶解得混合液，其中，硫脲浓度为0.5‑2mg/mL；向混合液中添加活化的TiO₂粉末，其中，TiO₂和钼酸盐的质量比为100‑10:1，磁力搅拌后超声分散得混合物；将混合物置于200℃反应12‑24h，自然冷却至室温，得到催化阳极催化剂粉末；所得的光催化阳极催化剂粉末经离心分离，用去离子水和乙醇清洗，所得粉末置于真空干燥箱中，60‑80℃干燥6‑8h，研磨备用；所述的光催化阴极的催化剂的制备方法：步骤如下，将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解4.0mol/LHNO₃溶液中记为溶液A，将NH₄VO₃溶解在2.0mol/LNaOH溶液中记为溶液B；Bi(NO₃)₃·5H₂O与NH₄VO₃摩尔比为1:1；在剧烈搅拌下将溶液B逐渐加入到溶液A液形成黄色澄清溶液，控制溶液A与溶液B体积比为1:1，Bi(NO₃)₃·5H₂O与NH₄VO₃摩尔比为1:1；再用NaOH调节pH至4‑6；磁力搅拌，将混合液于180℃反应2h，自然冷却至室温；所得BiVO₄粉末经离心分离，分别用去离子水和乙醇清洗，所得BiVO₄粉末置于真空干燥箱中，80℃干燥4‑8h，研磨过120‑400目筛制得BiVO₄粉末备用；将钼酸盐和硫脲按照质量比1:2添加到去离子水中，形成透明溶液C，硫脲浓度为0.5‑2mg/mL；按照BiVO₄：钼酸盐的质量比为100:1‑10:1，向上述混合溶液中添加BiVO₄粉末，磁力搅拌，超声分散；将混合物于200℃反应12‑24h，自然冷却至室温；所得粉末经离心分离，用去离子水和乙醇清洗，置于真空干燥箱中，80℃干燥6‑8h，研磨过120‑400筛备用；将不锈钢网剪裁后进行打磨清洗处理，将制备的光催化阳极催化剂和光催化阴极催化剂粉末分别与硅溶胶溶液以1mg:1μL的比例加入到样品管，超声分散；再用小刷均匀涂覆到不锈钢网上，风干即得光催化阳极和光催化阴极。