[发明专利]一种环保型污水处理用光催化材料及其制备方法

说明书

本发明属于化工环保技术领域，具体涉及一种环保型污水处理用光催化材料及其制备方法。本发明以硫氰酸铵和ZnCl₂为原料,采用无模板混合高温煅烧法一步合成氮化碳/硫化锌纳米晶(C₃N₄/ZnS)的复合半导体材料；然后以氮化碳/硫化锌纳米晶(C₃N₄/ZnS)作为核，在其表面以(2‑甲基‑2H‑吡唑‑3‑基)丙烯酸为单体进行聚合，制备出壳核结构的有机包覆改性的氮化碳/硫化锌纳米晶光催化材料(简写为A@C₃N₄/ZnS)；本发明制备的有机包覆改性的氮化碳/硫化锌纳米晶光催化材料在可见光下具有较强的吸光度，可降解多种有机污染物废水，如含酚废水、芳胺废水、染料废水。

技术领域

本发明属于化工环保技术领域，具体涉及一种环保型污水处理用光催化材料及其制备方法。

背景技术

有机污水主要是工业生产废水,譬如染料工业、制药工业、农药工业、造纸工业、食品工业、塑料工业、皮革工业等行业生产产生的废水。这些污水有着共同的特点就是碳水化合物、蛋白质等有机物含量高,如果直接将这类污水排放会对环境造成严重的影响；尤其是其中含有大量有毒且不易被生物降解的苯系化合物，酚类，芳胺等有机分子，这些物质对人类而言轻则腐蚀皮肤，重则使中枢神经受到抑制甚至引发癌症。

光催化氧化处理有机污水技术是近年来发展的新技术，光催化可以在常温常压下将有机污染物彻底氧化成CO₂、H₂O等无毒产物，无二次污染；可以直接利用太阳能来活化光催化剂高效节能等优点，符合绿色环保的发展理念。近年来，关于光催化降解有机污水已有很多报道，如文献(辽宁化工，2015,44(03),259-261，纳米TiO₂在有机污水治理领域的研究进展)阐述了纳米TiO₂光催化剂对染料废水、农药废水及制药废水的处理概况；但单纯纳米TiO₂光催化剂的禁带宽度高达3.20eV,只能被波长小于387.5nm的紫外光(仅占太阳光的3％～5％)所激发，限制了其在可见光下的应用场景。氧化锌是一种典型的宽禁带(3.4eV)半导体材料，在光催化降解有机物方面备受关注。但氧化锌与二氧化钛同样面临只能吸收紫外光的缺陷。

金属和非金属元素掺杂可以赋予氧化锌或二氧化钛可见光光催化活性,较低浓度的金属掺杂只能实现有限的可见光吸收；而当掺杂浓度相对较高时，出现的金属离子多聚结构削弱了催化剂的紫外光催化性能。文献(RSC Adv.,2014,4,62223，ZnS microsphere/g-C₃N₄ nanocomposite photocatalyst with greatly enhanced visible lightperformance for hydrogen evolution:synthesis and synergistic mechanism study)中采用两步法首先制备出g-C₃N₄，然后原位制备并负载ZnS最终得出ZnS/g-C₃N₄；但该微孔材料粒径较大，为微米级别，且可见光吸收边带仅在450nm左右。

所以如何对半导体材料进行改性，制备出既能够增强其在可见光下的催化活性，且不降低其在紫外光下的催化性能是目前研发的重要方向。

发明内容