[发明专利]一种纳米零价铁/二氧化钛/石墨烯复合光催化剂及应用

说明书

本发明提出一种纳米零价铁/二氧化钛/石墨烯复合光催化剂及应用，所述纳米零价铁/二氧化钛/石墨烯复合光催化剂的制备方法包括：将硒粉分散在水合肼溶液中，再加入四氯化钛进行水热反应，得到复合有联胺的二硒化钛纳米片；将所述复合有联胺的二硒化钛纳米片分散在乙醇中，再加入铁盐与进行还原反应，煅烧后得到纳米零价铁/二氧化钛的复合材料；将氧化石墨烯分散在乙醇水混合溶剂中，再加入所述纳米零价铁/二氧化钛的复合材料进行二次水热反应，即得到所述纳米零价铁/二氧化钛/石墨烯复合光催化剂。本发明提出的复合光催化剂具有在太阳下高效吸附降解有机磷农药的性能。

技术领域

本发明涉及污染物处理技术领域，尤其涉及一种纳米零价铁/二氧化钛/石墨烯复合光催化剂及应用。

背景技术

中国是有机磷农药的生产和使用大国。近年来，我国每年排放的农药废水量在108m³以上，其中已进行治理的仅占总量的7％，治理达标的仅占已处理量的1％。因此，对难降解的有机磷农药废水的有效处理的研究具有非常重要的现实意义，有利于减少农业污染，保护我们赖以生存的生态环境。目前，国内外对有机磷农药废水的处理主要采用生化法，如SBR、接触氧化法、厌氧折流板反应器等，但用此法处理后的农药废水中有机磷的含量仍很高，且其处理工艺复杂、费用较高,有时处理不当会造成二次污染。利用光催化降解污染物越来越受到人们重视，在光催化氧化采用的半导体中，TiO₂以其较高的光稳定性和反应活性以及价廉无毒等优点而得到广泛应用。

然而由于锐钛矿型TiO₂是宽禁带半导体(Eg＝3.2eV)，只能响应短波长的紫外线部分(λ387nm，约占太阳能的8％)，而太阳光谱中占绝大多数的可见光部分(能量约占45％)则未能有效利用。因此，通过修饰使得TiO₂在可见光部分的波长响应增强，能高效地利用自然能源太阳能来解决环境能源问题成为TiO₂光催化领域研究的一大热点。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种纳米零价铁/二氧化钛/石墨烯复合光催化剂及应用，该复合光催化剂具有在可见光下高效吸附降解有机磷农药的性能。

本发明提出的一种纳米零价铁/二氧化钛/石墨烯复合光催化剂的制备方法，包括：

将硒粉分散在水合肼溶液中，再加入四氯化钛进行水热反应，得到复合有联胺的二硒化钛；

将所述复合有联胺的二硒化钛分散在乙醇中，再加入铁盐进行还原反应，煅烧后得到纳米零价铁/二氧化钛复合材料；

将氧化石墨烯分散在乙醇水溶剂中，再加入所述纳米零价铁/二氧化钛复合材料进行二次水热反应，得到所述纳米零价铁/二氧化钛/石墨烯复合光催化剂。

优选地，所述硒粉与四氯化钛的质量比为1:1.5-2.5。

优选地，所述水热反应温度为220-280℃，时间为4-6h。

优选地，所述复合有联胺的二硒化钛纳米片与铁盐的质量比为1:0.01-0.1；

优选地，所述铁盐硫酸亚铁、硝酸亚铁或氯化亚铁。

优选地，所述还原反应温度为50-60℃，时间为1-2h；所述煅烧温度为500-600℃，时间为1-3h。

优选地，所述氧化石墨烯与纳米零价铁/二氧化钛的复合材料的质量比为1:0.1-0.3。

优选地，所述二次水热反应温度为180-200℃，时间为8-10h。

本发明提出一种纳米零价铁/二氧化钛/石墨烯复合光催化剂，其是上述制备方法制备得到。

本发明还提出一种上述纳米零价铁/二氧化钛/石墨烯复合光催化剂在降解有机污染物中的应用。

优选地，所述有机污染物包括有机磷农药。