[发明专利]一种高活性含铁光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种高活性含铁光催化剂的制备方法。先将基底材料加入浓度10‑70wt％的H₂O₂溶液中，反应0.5‑10h，过滤，干燥得到羟基化基底材料；配置硅烷偶联剂浓度0.5‑3vt％的甲苯溶液，加入步骤1所得，在20‑40℃下反应3‑5h，洗涤后干燥得到SAMs/基体；配置MnSO₄、KMnO₄的混合溶液，加酸调节pH值至2‑4；将步骤2所得置于所述混合溶液中，在60℃‑100℃条件下，反应4‑12h，过滤，烘干得到纳米MnO₂/基底；取步骤3所得置于铁盐溶液中，加酸调节pH值至1.5‑5，在60℃‑100℃条件下，反应3‑12h，蒸馏水冲洗，干燥得到高活性含铁光催化剂。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种高活性含铁光催化剂的制备方法。

背景技术

21世纪以来，随着经济快速增长、科技飞速发展，自然环境的日趋恶化。现阶段，环境问题已经成为制约经济发展和影响人类健康的重要问题，受到人民群众关注。世界各国都在致力于研究治理环境问题的各种技术和方法。自从1972年Nature上发表了Fujishima和Honda关于在n型半导体TiO₂上实现了水的光电催化分解制氢以来，多相光催化技术一直是催化领域的研究热点。光催化技术(Photocatalytic Technology)能将绝大多数的有机物氧化成CO₂、H₂O等小分子类产物，甚至对一些无机物也可以彻底分解。相对于传统的污染处理技术具有效率高、能耗低、无毒害、无二次污染、处理彻底等优点。

但常见的半导体光催化材料如TiO₂，ZnO等存在如下缺陷：1)光量子效率低，光催化剂的光生电子一空穴对易复合，光催化性能不高；难以广泛应用于工业生产中；2)可见光作用下光催化活性较低，由于光催化剂禁带宽度宽，仅能利用紫外光；3)易钝化失活，导致其光催化性能不稳定，无法处理量大且污染物浓度高的污水。这些方面限制了其在环境污染修复中的应用。因此，如何有效提高材料的光催化活性和稳定性是当今光催化研究中亟待解决的重要问题。设计新型高效光催化剂具有一定的科学意义和良好的应用前景。

发明内容

本发明针对现有光催化剂存在的各种缺陷,提供具有较高可见光催化活性、长期稳定性等优点的高效光催化剂。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种高活性含铁光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)先将基底材料加入浓度为10-70wt％的H₂O₂溶液中，反应0.5-10h，过滤，干燥得到羟基化基底材料；

2)配置硅烷偶联剂浓度0.5-3vt％的甲苯溶液，加入步骤1所得羟基化基底材料，在20-40℃下反应3-5h，洗涤后干燥得到含有巯基为外侧功能团自组装单层的基体材料(-SH/基底材料)；

3)配置MnSO₄、KMnO₄的混合溶液，加酸调节pH值至2-4；将步骤2所得-SH/基底材料置于所述混合溶液中，在60℃-100℃条件下，反应4-12h，过滤，烘干得到纳米MnO₂/基底；

4)取步骤3所得纳米MnO₂/基底置于铁盐溶液中，加酸调节pH值至1.5-5，在60℃-100℃条件下，反应3-12h，蒸馏水冲洗，干燥得到高活性含铁光催化剂。

按上述方案，所述基底材料为粘土矿物、炭材料、二氧化硅基片或石英玻璃片。

按上述方案，所述硅烷偶联剂为含巯基硅烷偶联剂。如3-巯基丙基三甲氧基硅烷。