[发明专利]一种用于污水处理的秸秆负载硫化铜光催化剂及制备方法

说明书

本发明提供了一种用于污水处理的秸秆负载硫化铜光催化剂及制备方法。将秸秆加入挤压膨化机形成秸秆膨化物，以膨化物为载体，将乙酸铜和硫代乙酰胺加入有机溶剂中，水热反应后在载体上原位生成硫化铜，离心、洗涤、干燥后即得用于污水处理的秸秆负载硫化铜光催化剂。该方法通过利用秸秆膨化物的微孔结构，对水中的氮磷污染物的吸附能力强，并且通过将硫化铜负载于秸秆上，所得光催化剂的光能利用率高，光催化活性好，光催化降解能力强，同时制备工艺简单，原料易得，制备成本低，可广泛用于污水处理领域。

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秸秆负载硫化铜光催化剂及制备方法。

背景技术

随着科技的高速发展和人类文明的进步，各种环境污染越来越严重，其中水污染尤为引起全球范围内的广泛重视。当前水处理中常采用的方法是物化法和生化法，具有工艺成熟，易于大规模工业化应用的优点。然而，这些方法并没有使污染物得到破坏而实现无害化，不可避免地带来废料和二次污染，而且适用范围有限， 成本也比较高。因此，开发能将各种化学污染物降解至无害化的实用技术成为各国科研工作者的重要研究内容，其中光催化氧化技术尤为受到重视。

光催化剂是光催化技术的关键，金属硫化物是一类常见的优良可见光光催化剂，其合适的价带导带位置使得金属硫化物在光催化氧化和光分解水制氢等领域有着潜在的应用前景。其中硫化铜作为一种重要的半导体材料，具有优异的光、电、磁以及其它物理和化学性质，已被广泛应用于光催化领域。目前金属硫化物的制备方法主要有水热法、微乳液法、溶剂热合成法、溶胶-凝胶法、模板法、固相热分解法、液相热分解法等。研究更优异性能的硫化铜复合光催化剂是其发展的热点。

中国发明专利申请号201710406905.2公开了一种CdS-CuS纳米复合光催化剂的制备方法，用巯基苯并噻唑合镉做前驱体，经液相热分解制得硫化镉，以硫化镉为核，通过离子吸附，使硫化铜附着在硫化镉表面，得到CdS-CuS纳米复合光催化剂；该发明操作简单，环境友好，得到纳米颗粒形貌均一，尺寸、原子比例可控的复合金属硫化物，颗粒在10~20 nm之间；能够有效的吸收紫外光及可见光，对有机污染物物罗丹明B，亚甲基蓝有显著的降解作用；有效的阻止了光生电子与空穴的复合，提高其光催化分解水的效率。

中国发明专利申请号201611061164.0公开了一种具羧基和酰胺基并负载有纳米光催化剂硫化铜的复合水凝胶制备方法及应用，制备方法是由2-丙烯酸羟乙酯、N-甲基马来酸和蒸馏水均匀混合后经辐照聚合得到聚合物水凝胶，再以该水凝胶为载体，通过原位沉淀法沉淀剂负载纳米光催化剂纳米硫化铜；2-丙烯酸羟乙酯、N-甲基马来酸单体的摩尔比为1~9：9~1，所述辐照聚合的高能射线为60Co-γ射线或137Cs-γ射线，辐射剂量为1×10⁴~1×10⁸Gy，聚合温度为-95℃~-63℃；所述辐照聚合是2-丙烯酸羟乙酯和N-甲基马来酸的水溶液在保护气体下进行；负载纳米光催化剂硫化铜的方法是化学原位沉淀法。应用于废水中有机物污染物的光降解去除具有显著效果。复合水凝胶具有较强的机械性能和热稳定性，重复使用效率高。

中国发明专利申请号201410687424.X公开了一种硫化铜/氧化钛异质结光催化剂的低温制备方法。（1）以钛的无机盐或有机盐为前驱体，采用沉淀法或溶胶-凝胶方法制得氢氧化钛（Ti(OH)₄）；（2）400~650℃温度下，对Ti(OH)₄进行焙烧，焙烧2~4 h，得到TiO₂载体；（3）将铜粉和硫粉分散在特定溶剂中，将TiO2载体浸渍入此溶剂中磁力搅拌，40~60℃水浴加热4~24 h，在此过程中由铜粉和硫粉生成的CuS可以负载到TiO₂载体上；（4）将上述CuS/TiO₂样品冷却至室温，经过过滤、洗涤、干燥即可得到CuS/TiO₂异质结光催化剂。