[发明专利]光电耦合促进全氟化合物分解净化的方法

摘要

本发明提供了一种光电耦合促进全氟化合物分解净化的方法，属于全氟化合物处理与节能资源化技术领域。制备了碳纳米片/g‑C3N4/BiWO6，并使用硅溶胶固定涂覆在不锈钢网上的方法制备了催化电极，连接电路构建了光催化与电催化耦合的体系，分别实现了在光催化、电催化、暗吸附和光电催化作用下全氟辛酸的降解净化，不同pH条件下降解全氟辛酸的效果影响，体系有曝气和无曝气条件下降解全氟辛酸的效果影响。光催化技术与电催化技术的协同作用大幅度提升了光电催化的降解性能。

主权项

1.一种光电耦合促进全氟化合物分解净化的方法，其特征在于，步骤如下：(1)制备碳纳米片/g‑C₃N₄/BiWO₆复合物：根据改进的Hummers方法制备GO，待用；将过期面粉和KOH在80℃温度条件下添加到去离子水中搅拌混合10分钟，控制过期面粉和KOH的质量比为1:1～2，过期面粉在混合体系中的浓度为10～15mg/ml；再添加GO，并在相同温度下继续搅拌1.5～3小时，控制KOH与GO的质量比为65～70:1，待混合溶液冷却至20～30℃，加入尿素，控制KOH与尿素的质量比为1～3:1，继续搅拌0.5～2小时；通过冷冻干燥获得混合物；将冷冻干燥的混合物在550～700℃下活化3～5小时；将得到的产物用稀盐酸处理，用去离子水中和，然后冷冻干燥过夜，得到碳纳米片；将三聚氰胺在真空管式炉中以500～600℃加热3～5小时，加热后的产物在480～550℃温度条件下加热1.5～3小时，得到g‑C₃N₄；(2)将十六烷基三甲基溴化铵、Na₂WO₄·2H₂O和Bi(NO₃)·5H₂O加入到去离子水中，十六烷基三甲基溴化铵、Na₂WO₄·2H₂O和Bi(NO₃)·5H₂O三者的质量比为1:6～7:19～20，十六烷基三甲基溴化铵在混合溶液中的浓度为0.6～0.7mg/ml，搅拌均匀后，加入制备好的碳纳米片和g‑C₃N₄，继续搅0.5～1小时后，于100～130℃温度条件下反应20～26h，冷却，得到混合物；经洗涤，离心，烘干，研磨，即为碳纳米片/g‑C₃N₄/BiWO₆；其中，g‑C₃N₄与BiWO₆的质量比为1：3～5，碳纳米片与g‑C₃N₄/BiWO₆的质量比为1：180～220；(3)光电催化电极的制备：首先将不锈钢网切成合适的尺寸，用去离子水洗涤与无水乙醇超声洗涤后在鼓风炉中干燥后待用；将碳纳米片与g‑C₃N₄/BiWO₆的总质量与硅溶胶按照质量体积比g/mL为1：1完全混合，然后将混合物均匀地刷在不锈钢网上，即为碳纳米片/g‑C₃N₄/BiWO₆电极；(4)光电催化处理系统构建：以碳纳米片/g‑C₃N₄/BiWO₆电极作为阴极，铁棒作为阳极，用导线连接形成电路，置于长管状单室反应器中；光源垂直照射在碳纳米片/g‑C₃N₄/BiWO₆电极上。