[发明专利]一种高效铝酸锌/钼酸铋异质结紫外光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高效铝酸锌/钼酸铋异质结紫外光催化剂，所述的催化剂是所述的光催化剂是由ZnAl₂O₄和Bi₂MoO₆组合形成的异质结催化剂，其中ZnAl₂O₄与Bi₂MoO₆质量比为1:3~500。本发明制备方法简便，价格低廉，催化性能高。在紫外光的照射下，该异质结光催化剂对于亚甲蓝印染废水的去除率高达86.36%和桉木化机浆生化废水的COD去除率为50.88%，在印染、造纸和林化等工业废水等领域具有广阔的前景。

技术领域

本发明涉及到光催化材料及工业废水处理领域，特别是难生物降解的印染、造纸和林化等工业废水，具体涉及到ZnAl₂O₄/Bi₂MoO₆光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着印染、制浆造纸和林产化工行业的快速发展，工业废水污染问题日益引起了全世界的高度关注。考虑到废水处理成本，工业废水通常采用好氧厌氧等生物处理。然而，生化处理后的废水水质颜色较重，含有部分残余难降解COD、有毒害的酚类等大环难降解有机物以及微量污染物，因此必须对其进行进一步处理，以达到安全排放的标准。因此，工业废水的深度处理技术，目前已经成为废水处理研究的热点和重点之一。主要的技术有：混凝技术、吸附技术、膜分离技术、高级氧化技术、生物处理技术以及各种技术的组合处理等。目前以上大多数技术对工业废水的处理研究主要停留在探索阶段，仍然存在运行成本高，运行条件苛刻等问题。已经实现工程应用的深度处理技术仅有FENTON氧化法，尽管可以满足新的排放要求，但存在着运行成本高，使用化学品量大，操作复杂生的污泥量大，无法有效处置。企业环保压力普遍加大，严重削弱企业的市场竞争能力。研究开发全新的低成本高效深度处理技术已经成为废水深度处理工程的迫切需求。紫外光催化氧化技术近年来成为非常关注的热点。

Bi₂MoO₆由于其价格低廉、高效无毒和化学性质稳定等优势，已被广泛应用于光催化领域。中国发明专利(CN108311135A)公开了一种钼酸铋光催化剂的制备方法，其对含汞的重金属废水不仅具有良好的吸附性能，还对重金属汞具有较强的催化还原降解能力。中国发明专利(CN105498751A)提供了一种中空球状纳米γ-钼酸铋的制备方法，具有良好的光催化性能，在30min可见光的照射下能将甲基橙溶液浓度从1g/L降解到0.01g/L。然而，其存在光生电子和空穴的结合率高和量子效率低等缺陷，严重影响了其光催化性能。因此，构建Bi₂MoO₆基异质结光催化剂可以明显提高光催化性能。Wang等人采用水热法制备了Bi_3.64Mo_0.36O_6.55/Bi₂MoO₆异质结催化剂，其对于罗丹明B溶液的降解率是纯 Bi₂MoO₆的1.98倍和Bi_3.64Mo_0.36O_6.55的4.88倍(Journal of Alloys and Compounds，766(2018)1037-1045)。ZnAl₂O₄具有光响应强、结构稳定、组成多样、带隙窄等优点，也被广泛应用于环境保护领域。Chaudhary等人采用溶胶凝胶法制备了 ZnAl₂O₄纳米粉末，系统研究了其对曙红B(EB)、刚果红(CR)、芝加哥天蓝 (CSB)、甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)等印染废水，发现降解率均高于90％ (Materials Science&Engineering B 227(2018)136-144)。据文献查阅，暂未见到ZnAl₂O₄/Bi₂MoO₆异质结光催化剂的制备及应用报道。

发明内容