[发明专利]一种CeO2/Bi2WO6/浮石负载型催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种CeO₂/Bi₂WO₆/浮石负载型催化剂及其制备方法，所述催化剂以浮石为负载载体，其上负载CeO₂/Bi₂WO₆复合催化粉末。本发明将悬浮式和固定式光催化反应器的理念相结合，即先将高效粉末状光催化剂固定到可悬浮于液体中的载体上，再将其投入到悬浮式光催化反应器中进行污水处理，既能够实现光催化剂的分离循环再利用的，同时不明显降低光催化能力，有效提高了反应器的降解效率。本发明利用浮石的多孔、质轻、稳定性强等特点，将CeO₂/Bi₂WO₆催化剂负载浮石表面，实现光催化剂的固定化，有效提高了催化效率。

技术领域

本发明属于光催化与水处理技术领域，具体涉及一种CeO₂/Bi₂WO₆/浮石负载型催化剂及其制备方法。

背景技术

光催化反应器通常用于废水处理、污水处理中。由于反应器设计方面发展的局限，光催化在大规模处理污水方面的应用受到一定的限制。目前，按照光催化剂在反应器中的存在方式，光催化反应器一般分为悬浮式和固定式，图1为现有技术中悬浮式光催化反应器结构示意图，图2为现有技术中固定床式光催化反应器结构示意图。上述两种反应器都存在明显不足。如图1所示，在悬浮式反应器中，粉末状纳米光催化剂如何从水中的分离一直是一个难题，这使得催化剂会部分流失从而降低反应器的光催化效率，同时还会造成二次危害；而且光线不能充分有效的利用，有部分缺失，会对光降解效率造成影响。如图2所示，在固定床式反应器中，光催化材料的有效反应面积减小，催化剂和反应物不能充分接触。

将光催化剂均匀地分散在溶液中，此时光催化剂具有一个较大的比表面积，可以进一步的提高光催化活性。但是催化剂的固液分离问题限制了光催化技术在水处理中的实际应用。大部分学者研究将光催化剂固定在载体上，从而有效的解决光催化剂回收的问题，常用的固定化载体主要有玻璃、陶瓷、硅胶、石英、不锈钢网、金属钛片、粘土、以及高分子聚合物等。但是将光催化剂固定在这些载体(如玻璃或金属板等)上虽然可实现光催化剂和反应体系的固液分离，但仍然存在一些弊端。首先，光催化剂负载到这些材料表面会使得其比表面积降低，从而削弱了光催化活性；其次，光催化材料在受到光激发之后具有很强的氧化能力，因此对固定载体的要求比较高，不能是易于氧化分解的有机材料；最后，固定在这些载体上会失去了粉末状催化剂的与污染物充分接触的优势。因此，这也导致光催化剂的固定化和提高光催化性能之间存在着难以调和的矛盾。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是光催化反应器中如何使光催化剂更加高效的发挥催化作用，从而提出了一种CeO₂/Bi₂WO₆/浮石负载型催化剂及其制备方法，将悬浮式和固定式光催化反应器的理念相结合，即先将高效粉末状光催化剂固定到可悬浮于液体中的载体上，再将其投入到悬浮式光催化反应器中进行污水处理，既能够实现光催化剂的分离循环再利用的，同时不明显降低光催化能力，有效提高了反应器的降解效率。

根据本发明的一个方面，提供了一种CeO₂/Bi₂WO₆/浮石负载型催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解在乙二醇(EG)中，搅拌至全溶，得到溶液A，所述溶液A的摩尔浓度为0.05～0.2mol/L；

将的Na₂WO₄·2H₂O溶解到乙二醇中，得到溶液B，所述溶液B的摩尔浓度为 0.05～0.2mol/L；其中，溶液A与溶液B中的Bi³⁺和WO₄^2-的摩尔比为2:1；