[发明专利]一种用于重金属污水处理的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于重金属污水处理的催化剂及其制备方法。该催化剂首先是通过溶剂热法制备钐和镱共掺杂的碘氧化铋光催化剂，然后将其分散到去离子水中，然后加入一定量的硅酸，并通过水热法制备钐和镱共掺杂的碘氧化铋/硅酸铋复合光催化剂，最后通过光还原法负载银，得到复合催化剂。利用钐和镱的协同作用促进了光催化剂性能的提高，而且通过与硅酸铋复合形成异质结以及通过负载银来提高催化剂的还原净化能力，使其具有更加优异的处理重金属污水中的六价铀离子(U⁶⁺)、六价铬离子(Cr⁶⁺)的能力；本申请的催化剂的制备方法简单，而且对重金属废水中的六价铀离子(U⁶⁺)、六价铬离子(Cr⁶⁺)具有很好的还原净化能力，是用于处理重金属污水的理想材料。

技术领域

本发明涉及重金属污水处理领域，尤其涉及一种用于重金属污水处理的催化剂及其制备方法。

背景技术

随着社会的迅速发展，工业污染物的排放量也日益增多，对生态环境造成了严重的污染。尤其是废水中的重金属离子，严重破坏了水生态环境，对水生动、植物以及人体健康都造成了极大损害。因此，处理废水中的重金属离子对保护水生态环境意义重大。

重金属离子引起的水环境污染问题一直未真正得到有效解决，研究人员探索了治理水体中重金属离子污染的方法，主要包括物理修复法、化学治理法、生物修复法、膜分离技术、半导体光催化剂技术等。而光催化剂技术是一门新兴的绿色技术，可利用取之不尽的光能来去除废水中的有机污染物和重金属离子，能同时解决环境问题和能源问题，受到各国研究人员的重视。

铀是一种典型的重金属污染物，其具有化学毒性和放射性，对环境和人体健康存在潜在威胁。铀通常以多种化学状态存在，例如U⁰、U³⁺、U⁴⁺和U⁶⁺。而环境中主要的化学状态是可溶的U⁶⁺和微溶的U⁴⁺，将可溶的U⁶⁺还原成微溶的U⁴⁺是去除放射性污染和重复利用铀的重要方法之一。卢长海等对纯g-C₃N₄分别进行S、P掺杂改性，并将其作为光催化剂对UO₂²⁺进行降解。研究发现:在350W氙灯(λ≥420nm)照射下，改性g-C₃N₄光催化还原UO₂²⁺的效率高于纯g-C₃ N₄。其中，S₃-g-C₃N₄材料的光催化活性最优，在20min内对UO₂²⁺的降解率高达95％。

铬是一种常见的重金属污染物，水体中的Cr⁶⁺毒性很大，会严重影响人体健康，而Cr³⁺的毒性远小于Cr⁶⁺，因此，将Cr⁶⁺转化为Cr³⁺是去除铬污染和重复利用铬资源的重要手段，李双芝等通过将半导体BiOI负载在g-C₃N₄上，形成了BiOI/g-C₃N₄复合物，其可有效催化还原Cr⁶⁺，当BiOI负载量增加到5％(质量分数)时，还原率达到了最大值97.2％。

尽管目前的研究已取得了较大的成绩，但是光催化剂的光催化还原净化的时间仍比较长，制备方法比较复杂，因而急需开发一种新的光催化剂能够高效还原净化废水中的重金属仍是目前急需解决的问题。

发明内容