[发明专利]一种用于污水处理的长效光催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于污水处理的长效光催化剂及其制备方法。将有机金属骨架加入石油醚的有机溶液中得到有机金属骨架溶液，加入钼酸铵溶液，混合制得钼掺杂的有机金属骨架混合溶液，加入膨润土与去离子水混合而成的悬浮液，充分搅拌后进行过滤、清洗、真空干燥，制得膨润土负载的钼‑有机金属骨架光催化剂，即为用于污水处理的长效光催化剂。该方法通过在有机金属骨架材料中掺杂金属钼并负载膨润土，有效提高了光催化活性和光催化效率，对有机物的降解效率高，并且膨润土提升了载体和催化剂的吸附能力，在水中的稳定性好，使用寿命长，同时工艺过程较为简单，原料易得，价格低廉，可工业化推广生产应用。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及光催化剂的制备，特别是涉及一种用于污水处理的长效光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着现代工农业的发展，大量有毒有害的污染物进入水体中，严重威胁着人类的生存发展。目前污水处理的方法主要有如生物处理法、化学氧化法、光催化氧化法、吸附法、膜分离法等。其中，吸附法是利用多孔性的吸附剂将环境污染物富集转移到吸附剂表面进行去除的方法，具有成本较低、应用范围广、操作运行简便、无二次污染且吸附剂易再生等优点；另外光催化氧化法是一种新兴的污水处理技术，利用太阳能将水中所含多种有机污染物均可被完全降解为水和二氧化碳等，具有廉价、无毒、稳定及可以重复使用等优点。因而，兼具吸附和光催化性能的有机金属骨架材料受到人们的重视。

有机金属骨架，也叫多孔配位聚合物，是由金属离子或金属簇单元与有机配体通过配位作用自组装形成的一类具有周期性多维网络结构的多孔晶态材料。在用于光催化材料时，其配位中心是易得失电子的过渡金属离子，有机金属骨架可根据不同反应对金属离子中心和有机配体进行适当调整，充分发挥其既能进行催化氧化反应，又能进行催化还原反应的独特优势，此外，独特的多孔结构和大比表面积和孔隙率，结构组成的多样性，热稳定性好、可裁剪性的孔等特点，使其成为兼具吸附性能、分离性能和光催化能力的综合型材料。此外，独特的多孔结构和大比表面积使其可以作为复合光催化剂的支撑体。目前对有机金属骨架材料用于污水处理的研究越来越多，主要集中在水中的稳定性、光催化能力的提升和复合催化剂的制备等方面。

中国发明专利申请号201410839219.0公开了一种金属有机骨架材料光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将有机配体溶于N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌得到澄清透明的溶液；加入氯化铁，搅拌得到混合溶液；加入乙醇溶液，混合均匀，转移至反应釜中，将反应釜置于微波消解仪中，反应后倾去上层清液，得到固体产物；将固体产物采用N，N-二甲基亚砜-乙醇混合溶剂进行洗涤，过滤，干燥，即得到光催化剂。

中国发明专利申请号201611241748.6公开了一种Au/TiO₂/金属有机骨架复合光催化剂及制备与应用。本发明以苯乙烯、甲基丙烯酰氧基三甲基氯化铵为单体，制得单分散阳离子聚苯乙烯微球，然后以聚苯乙烯微球为模板，通过层层组装法，制得苯乙烯-钴金属有机骨架核壳结构；再在氨水的催化下，通过钛酸四丁酯水解制得负载TiO₂的单苯乙烯-钴金属有机骨架核壳结构；进一步通过紫外线照射将Au3+光催化还原成Au从而对TiO₂改性；最后去除聚苯乙烯核，得到Au/TiO₂/金属有机骨架复合光催化剂。

中国发明专利申请号201710009925.6公开了一种钼酸铋-金属有机骨架复合光催化剂及其制备与应用。制备步骤为：（1）采用水热反应法制备金属有机骨架MIL-100(Fe)；（2）将MIL-100(Fe)超声分散于无水乙醇中，得到分散液；（3）将Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂MoO₄·2H₂O溶于乙二醇中，得到混合液；将混合液逐滴加入步骤（2）的分散液中，搅拌，置于溶剂热反应釜中，水热反应，离心，洗涤，干燥，得到钼酸铋-金属有机骨架复合光催化剂。