[发明专利]一种氮改性钙钛矿复合分子筛的光催化剂及其制备方法与应用方法

说明书

本发明公开了一种氮改性钙钛矿复合分子筛的光催化剂及其制备方法与应用方法，所述光催化剂为N‑LaFeO₃@MCM‑41，该光催化剂的制备方法是按摩尔比1：1：1‑3：3‑7称取硝酸镧、硝酸铁、尿素、MCM‑41，加水溶解，搅拌形成A液；将络合剂加水溶解，搅拌形成B液，其中，所述络合剂与硝酸镧的摩尔比为1‑4：1；将所述B液缓慢加入A液中聚合成溶胶，干燥、煅烧得到光催化剂，并提供所述光催化剂治理芳香族化合物有机废水的应用方法。本发明的光催化剂能高效降解芳香族化合物有机废水，制备方法操作方便且成本低，应用于芳香族化合物有机废水不产生二次污染，节能环保。

技术领域

本发明涉及一种光催化剂及其制备方法与应用方法，尤其涉及一种氮改性钙钛矿复合分子筛的光催化剂及其制备方法与应用方法。

背景技术

芳香族化合物是一类具有苯环结构的化合物，它们结构稳定，不易分解，且毒性很强。芳香族化合物一方面来自高等植物的木质素和次生代谢过程，另一方面来自工业上合成的各种化学产品，如杀虫剂、除草剂、染料、炸药等。苯、苯腈类和酚类等芳香族化合物正以每年百万吨的数量被制造出来，这些化合物广泛的用于燃料和工业溶剂，而且它们和多环芳香化合物、氯代联苯是生产医药、农药、塑料聚合物、炸药和其它日用品的最初原料。它们可通过多种途径进入环境，人工合成的产品在环境当中较难为微生物降解，在利用时不可避免地泄漏到环境中，造成对水体、土壤和大气的严重污染，可对人体造成严重的损害，产生癌变、突变和畸变效应。由此可见，芳香族化合物废水的治理是一个十分值得重视的问题。

现有芳香族化合物废水的处理方法主要有物理处理法、化学处理法、生物处理法及其他方法如低温等离子技术、纳米光催化技术等。生物降解法虽然具有成熟的处理工艺，成本低，但是仅仅适用于低浓度的芳香族化合物的处理；化学氧化及高级氧化技术法是指在废水中加入一定量的氧化剂(氧气、过氧化氢、臭氧等)，在一定的条件下，产生强氧化剂，使得芳香族化合物被氧化降解，最终完全矿化成为二氧化碳和水的方法。该方法虽然处理效果好，但是由于氧化剂回收比较困难，操作费用昂贵，从而影响了其使用；吸附法是处理芳香族化合物比较有效的方法，主要是利用多孔材料来吸附废水中的污染物，废水中的污染物会通过吸附剂的孔道结构进入吸附剂的内部，然后再可以将吸附剂进行一定的处理，使得吸附剂可以循环使用。但设备投资量大，吸附剂重复利用性低和再生问题有待解决；冷等离子体处理废水技术是一种兼具高能电子辐射、臭氧氧化和紫外光解等种作用于一体的全新的废水处理技术，但是该法耗能较大；纳米光催化技术具有反应条件温和、可利用紫外光和太阳光等条件，将污染物直接间接为CO2、水及其他无害物质，耗能小且不会产生二次污染。常用的TiO2等光催化剂存在禁带宽度宽，不能充分利用可见光，量子效率低等缺点，而钙钛矿催化剂禁带宽度较窄，带隙较小，是一种较好的光催化剂，但是钙钛矿存在电子-空穴的复合率较高的问题，对大范围的可见光响应不好。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的在于提供一种高效、便捷、节能环保的氮改性钙钛矿复合分子筛的光催化剂，本发明的第二目的在于提供所述光催化剂的制备方法，本发明的第三目的在于提供所述光催化剂的应用方法。

技术方案：本发明的氮改性钙钛矿复合分子筛的光催化剂为N-LaFeO₃@MCM-41。

本发明的光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按摩尔比1：1：1-3：3-7称取硝酸镧、硝酸铁、尿素和MCM-41，加水溶解，搅拌形成A液；

(2)将络合剂加水溶解，搅拌形成B液，其中，所述络合剂与硝酸镧的摩尔比为1-4：1；

(3)将所述B液缓慢加入A液中聚合成溶胶，干燥、煅烧得到光催化剂。

进一步地，步骤(1)中，所述A液中添加软模板剂。

优选的，所述软模板剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，控制材料的尺寸和提高材料比表面积。