[发明专利]光催化燃料电池与过硫酸盐耦合降解污染物并提高产电的方法

摘要

本发明提供了一种光催化燃料电池与过硫酸盐耦合降解污染物并提高产电的方法，属于废水处理与节能、资源化技术领域。由溶剂热法制备了BiOI/BiOCl，由共沉淀法制备了铜钴氧化物，并使用硅溶胶固定涂覆在不锈钢网上的方法制备了催化电极，在待降解溶液中加入过硫酸盐，连接电路构建了光催化燃料电池与过硫酸盐耦合的体系，实现了在PFC/PS复合体系中快速降解四环素与焦化废水，并提高产电；测定了反应的最适pH。光催化燃料电池与过渡金属活化过硫酸盐的协同作用大幅度提升了光催化燃料电池的降解性能与产电能力。

主权项

1.一种光催化燃料电池与过硫酸盐耦合降解污染物并提高产电的方法，其特征在于，步骤如下：(1)制备BiOI/BiOCl复合物：将Bi(NO₃)·5H₂O加入到乙二醇中并通过超声处理溶解形成溶液A；然后，将KCl和KI同样溶解于乙二醇中通过超声波处理形成溶液B；将溶液A在室温下逐滴加入溶液B中，连续磁力搅拌1小时，控制Bi、Cl、I三者的物质的量满足n_(Bi)＝n_(Cl)+n_(I)，n_(Cl)/n_(I)＝1/3‑1/1；最后，将混合物转移到聚四氟乙烯衬里的高压釜中，并在140‑180℃下保持10‑18小时；冷却至室温后，将沉淀物用去离子水和乙醇洗涤三次，然后将其在60°下干燥；(2)制备铜‑钴氧化物复合物：将Co(NO₃)₂·6H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O分散在超纯水中，控制Cu与Co摩尔比1/2‑1/4，搅拌一个小时使其彻底溶解，然后加入NaOH溶液将pH调至12‑14；用超纯水洗涤后，将沉淀物在60℃下干燥过夜，研磨后在400‑600℃下煅烧4‑8小时，最后得到催化剂；(3)光电催化电极的制备：首先将不锈钢网切成合适的尺寸，用去离子水洗涤与无水乙醇超声洗涤后在鼓风炉中干燥后使用；将催化剂按照g计量，每硅溶胶按照ml计量，二者以1：1比例混合，然后将混合物均匀地刷在不锈钢网上；(4)光催化燃料电池耦合过硫酸盐催化处理系统构建：以BiOI/BiOCl电极作为阳极，铜‑钴氧化物电极作为阴极，用导线连接形成电路，置于长管状单室反应器中；在待降解溶液中加入适量的过硫酸钾；光源垂直照射BiOI/BiOCl光电电极。