[发明专利]半导体/聚合物复合材料的可见光光催化剂、其应用及制备方法

说明书

本发明公开了一种半导体/聚合物复合材料的可见光光催化剂、其应用及制备方法，采用熔融混合法将纳米g‑C₃N₄负载固定在废弃的塑料材料上，制成有型、易循环的可见光光催化剂，用于填充床光催化反应器中，以降解水中染料罗丹明B难降解有机污染物，以消除半导体光催化剂纳米粉末光催化剂直接使用所存在的各种弊端；同时，使废弃塑料重新得到利用，使废料变成有用原料，减少环境污染，取得减污控污的一举两得的效果。本发明催化剂材料质量高，催化能力有保障，催化剂制备工艺简单、易于控制、成本低廉，能实现废弃塑料的回用，利用废弃物和常规化学原料制备污水处理的可见光催化材料，环境友好，用废治废，实现材料资源利用的最大化。

技术领域

本发明涉及一种复合材料光催化剂、其应用及制备方法，特别是还涉及一种聚合物基复合材料光催化剂、其应用及制备方法，应用于光催化材料制备与应用技术领域，以及难降解有机污染物废水的处理方法。

背景技术

光催化技术作为一种新型环境友好催化技术，在环境治理、新能源开发以及有机物合成等领域的应用受到越来越多的关注。尤其在环境治理方面，光催化氧化技术正逐渐成为传统污染治理技术的替代或补充技术。它最大的优势在于光催化氧化反应一般在常温、常压下进行，能有效降解，乃至彻底分解水或空气中的有机污染物，使其矿化为CO₂和H₂O等简单无机物。此外，光催化氧化技术的终极目标是利用太阳能为光源催化氧化去除环境污染物，与其它传统的污染治理技术相比，它节省了其它能源的耗用，有利于缓解日益严重的能源危机。

g-C₃N₄的禁带宽度为2.7eV，具有良好的可见光吸收响应及光生空穴和电子的氧化与还原能力，可分解有机物分子中多种基团。g-C₃N₄具有制备方法简单、化学和热稳定性高、环境友好和制备成本低等优点，这些特点使g-C₃N₄成为一种具有良好催化活性的可见光光催化剂。然而，g-C₃N₄纳米粉末光催化剂如直接用于废水处理，存在纳米粉末催化剂易流失，造成物料浪费和对环境产生不利影响的危害；同时，纳米粉末催化剂易团聚，造成催化活性降低，又因纳米粉末催化剂回收困难，造成重复使用难以实现，从而导致实际应用的障碍。

随着塑料工业的迅猛发展,塑料的生产量猛增，也造成消费使用后的废塑料量与日俱增。据报道，从1990年起，全世界对塑料的需求量以每年5％的增长率在增加。塑料用量的增加必然导致废弃塑料量的增加。据估计，50-70％的塑料废物是由PE(聚乙烯)，PP(聚丙烯)和PS(聚苯乙烯)制成的包装材料，它们一般质轻体积大。目前，废弃塑料的主要处置方法有:填埋和焚烧。由于一般塑料制品的原料是高分子树脂，具有极高的稳定性，在自然环境中难以降解,可在环境中长期存在。废弃塑料产生量大、长期日积月累，会给自然生态环境造成严重灾难。废塑料填埋的处置方法显然不是一个适当和有效的方法。塑料在焚烧过程中不可避免地会产生一些有害的二次污染物,如SO₂、HCl、HCN、PCDFS(多氯二苯并呋喃)和PCA(多环芳香族化合物)等，因此，废弃塑料的直接焚烧处置也不是适当和经济的方法。开发出废弃塑料的各种综合利用方法才是处理处置废弃塑料的最好途径。但至今未见以废弃塑料和化学品尿素为原料，采用浸渍法制备易循环半导体/聚合物复合材料的可见光光催化剂的制备方法以及模块形式的半导体/聚合物复合材料可见光光催化剂的文献报道。

发明内容