[发明专利]一种处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法，属于光催化领域。本发明的光催化剂以多孔石墨相碳化氮纳米片为载体，多孔石墨相碳化氮纳米片载体上负载碳酸氧铋纳米颗粒。本发明所得催化剂可在可见光下催化处理高盐废水中的染料，具有可见光下响应，成本低、降解率高的优点。催化剂的制备过程中，采用水热处理后的石墨相碳化氮，直接与硝酸铋研磨、焙烧，可使碳酸氧铋颗粒原位生成于碳化氮载体表面，利用两者强烈相互作用力，提高了光催化剂的催化反应稳定性。此外在制备过程中未引入任何有机溶剂，环保、工艺简单，有利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及光催化领域，特别涉及一种处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法。

背景技术

1.随着纺织品工业化的快速发展，大量印染废水的排放严重威胁着自然环境和人类健康。印染废水具有色度深、毒性强、难降解、pH值波动大等特点，并且往往无机盐含量很高，采取常规方法难以对其进行有效的处理。

2.近年来，光催化氧化法作为一种深度氧化法，以其能耗低、反应条件温和、操作简单、成本低等特点，被公认为最有发展前景的污染物去除技术。TiO2光催化剂具有价廉、无毒、高活性等等优点，但是高盐废水中高浓度的Cl-对活性自由基·OH具有明显的猝灭作用，从而严重降低了其光催化效果。

3.为了提高在高盐废水中染料的降解效果，公开号为CN102806075A的中国专利采用光催化与电化学有机结合的方法，可有效的抑制Cl-的猝灭作用，但是光电催化中所耗费的大量电能以及所采取的TiO2光催化剂必须在紫外光下工作，仍严重制约着该技术的进一步发展。

4.石墨相碳化氮(g-C3N4)，因其独特的石墨状片层结构和氮取代掺杂，使其成为一种既具有强吸附能力，又能对可见光进行响应的新型二维非金属半导体材料，起研究者的关注。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决现有技术中高盐废水中染料处理效果不理想的问题，本发明提供了一种处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法。

本发明的技术方案为：

一种处理高盐废水中染料的光催化剂，以多孔石墨相碳化氮纳米片为载体，多孔石墨相碳化氮纳米片载体上负载碳酸氧铋纳米颗粒。

作为优选方案，碳酸氧铋纳米颗粒的负载量为0.1-10.0％。

所述处理高盐废水中染料的光催化剂的制备方法，包括步骤：

1)将石墨相碳化氮前驱体置入马弗炉，升温至400-600℃并在该温度下保持100-500min，冷却至室温，得黄色粉末A；

2)将步骤1)制得的黄色粉末A置于去离子水中超声0.5-3h，得到悬浮液B；

3)将悬浮液B置于水热釜，120-240℃加热6-30h，冷却至室温离心得固体物质C；

4)固体物质C干燥，得土黄色固体D；

5)硝酸铋与土黄色固体D混合研磨，然后置入马弗炉，升温至400-600℃，并在该温度下保持3-6h，冷却得处理高盐废水中染料的光催化剂。

作为优选方案，步骤1)中所述石墨相碳化氮前驱体为尿素、氰胺、双氰胺、三聚氰胺中的一种或多种。

作为优选方案，步骤2)中，悬浮液B中，黄色粉末A的质量分数为0.5％-1.5％。

作为优选方案，步骤5)中硝酸铋与土黄色固体D的摩尔比为4×10-4-4×10-2:1。

作为优选方案，步骤1)与步骤5)中升温速率为1-5℃/min。

所述处理高盐废水中染料的光催化剂在处理高盐废水中甲基橙和/或罗丹明B的用途。