本发明专利技术属于环境污水处理领域，公开了一种可实用化的三氧化二铁改性二氧化钛高效可见光催化剂的制备方法。主要是为了解决二氧化钛低的可见光吸收性能以及制备三氧化铁改性二氧化钛(Fe2O3/TiO2)需多步才能完成等缺点，而发明专利技术的一种仅使用商业化P25和四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子为原料，在经分段升温程序煅烧，使Fe3O4粉末在空气中直接转变成三氧化二铁(Fe2O3)的同时，能与P25进行充分的融合，最后制备出高效的Fe2O3/TiO2可见光催化剂。因此，本发明专利技术是金属氧化物掺杂二氧化钛制备技术的延续和进一步扩展，更是针对其利用太阳能的能力较差以及难大规模化生产等缺点而发明专利技术的。研究成果能广泛应用于大气污染以及废水净化处理等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境污水处理，涉及到一种高效的二氧化钛可见光催化剂的简易制备 技术，特指一种三氧化二铁改性二氧化钛可实用化的制备方法及其在环境污水处理中的应 用。
技术介绍
大量的工业、农业以及生活污染物排入环境当中，导致严重的水体污染，这些污染 物的存在严重威胁着动物、植物、微生物以及人体的健康（L. Jing，W. Zhou，G. Tian， H. Fu. Surface tuning for oxide-based nanomaterials as efficient photocatalysts ·Chem· Soc .Rev.，2013,42,9509-9549)。因此，如何发展出高效的方法除去 这些污染物，尤其是那些难自动降解的有机污染物、毒性重金属离子以及致病微生物等，就 成为当今环境科学的研究热点之一。 传统的污水净化处理主要依赖于各种物理、化学以及生物修复等技术。其中，物 理吸附方法，因其操作简单以及吸附剂种类繁多等优点，被认为是去除废水中污染物的最 简单和最有效的方法之一。然而，物理吸附技术只能对废水中的污染物进行物理转移，而无 法对其进行有效的降解，即只是把污染物从废水中转移到吸附剂中。显然，在废水净化处理 之后，必须对吸附剂中的污染物重新进行处理，从而不可避免地增加了操作步骤和使用成 本。与之相比较，生物修复技术因能把大部分有机污染物完全矿化或通过生物废水处理系 统去除有机物污染物，而被认为是经济可行以及环境友好的方法。这种技术主要是利用有机体如微生物对污染物进行生物降 解以达到污水净化处理的目的。然而，废水中的有些污染物是生物惰性的，并且细菌的生长 往往也会导致生物惰性物质的产生。这些缺点都严重阻碍了生物修复技术在污水净化处理 的广泛应用。大量的研究表明，作为绿色环保 技术的光催化处理技术被认为是一种最理想的污水净化技术。这是因为光催化能降解几乎 所有废水中的有机污染物。更重要的是，光降解过程不需要使用任何其他化学物质，其光降 解的产物也没有任何污染物残留。因此，光催化降解就成为研究得最广、最深以及最有应 用前景的污水净化处理技术。 二氧化钦(Ti〇2)因其具有无毒、低成本、尚效紫外光催化能力以及尚化学稳定性 等优点，而成为处理大气污染和废水净化等环保领域发展最为快速的研究课题〇 自从1972年，A.Fujishima和K. Honda创造性开展了二氧化钛进行光降解水的研究以来 (A-FujishimajK-Honda jElectrochmeical photolysis of water at a semiconductor electrode. Nature，1972,238,37-38)，在制备各种二氧化钛为基础的装置如太阳能电池、 水处理、空气净化、有机合成、光/电致变色和传感器等领域取得了极大的成功(M.Pelaez， N.T.NolanjS-C-PillaijM-K.SeeryjP-Falaras jA-G-KontosjP-S.M.Dunlop, J-W-J-HamiltonjJ-A-ByrnejK-O5Shea jM-H-Entezari,D.D.Dionysiou.A review on the visible light active titanium dioxide photocatalysts for environmental applications .Applied Catalysis B:Environmental，2012，125,331-349)。如以二氧化钦 为基础的催化剂能在光作用下，将卤代烃、卤代芳烃等毒性有机物逐步降解为水、二氧化碳 等对环境无害的小分子。然而，以二氧化钛为光催化剂还存在着反应速率慢、量子化产率低 以及对于太阳光中的可见光部分利用率低等缺点（J.Fang，L.Xu，Z.Zhang，Y. Yuan，S. Cao， Z. Wang,L. Yin,Y. Liao ,C.Xue.Au@Ti〇2-CdS Ternary Nanostructures for Efficient Visible-Light-Driven Hydrogen Generation.ACS Appl.Mater. Interfaces ,2013,5, 8088-8092)。为此，研制出高效的二氧化钛可见光催化剂的简易及其可工业化的制备技术， 就成为当今环保催化材料的研究重点(A. Ayati，A. Ahmadpour，F.Bamoharram，B.Tanhaei， M.Manttari,Μ.Sillanpaa.A review on catalytic applications of Au/ Ti〇2nanoparticIes in the removal of water pollutant·Chemosphere，2014，107，163- 174)〇为了充分利用丰富的绿色太阳光能源，通过金属/非金属掺杂或引入其它低能级 的功能性材料等手段，以降低二氧化钛的电子-空穴复合和提高表面电荷的转移率，是成功 研制出一系列二氧化钛高效可见光催化剂的常用技术(T · Kamegawa，S · Matsuura，H · Se to， H.Yamashita.A Visible-Light-Harvesting Assembly with a Sulfocalixarene Linker between Dyes and a Pt-Ti〇2Photocatalyst.Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,916-919)<^·^ 为一种在工业上和科技领域应用最广泛的金属氧化物之一，三氧化二铁(Fe 2O3)具有比二氧 化钛(Ti02,3.2eV)更窄的带隙（约2.1eV)，可在可见光区（< 590nm，约30%太阳能可见光吸 收范围）展现了较强的吸收（M. GrStzeLPhotoelectrochemical cells ,Nature，2001,414， 338-344)。显然，三氧化二铁(Fe2O3)是改性二氧化钛非常有前途的一种感光剂。然而，尽管 纯Fe 2O3具有较宽的可见光吸收范围，但因其低反应动力学、低载流子流动性以及快的电 子-空穴复合率，而展现出较低的光催化效率(D.Wodka，R.P. Socha，E.BieIV nska，M.El zbieciak-ffodka,P.Nowak,P.Warszy7 nski.Photocatalytic activity of titanium dioxide modified by Fe2〇3nanoparticles.Applied Surface Science,2014,319,173-180)。为此，许多科技工作者成功地制备出了多种Fe2〇3/Ti0 2复合材料，并有效地提高了二 氧化钛(TiO2)的可见光催化效率。如山东大学尹龙卫教授先制备出a-Fe 203 ,再用四氟化钛 为钛前驱体，制备出a-Fe203@Ti02核壳结构复合材料，并最后经盐酸处理，成功研制出具有 可见光催化活性的a-Fe 203@Ti02复合材料。最近，波兰科学家D.W本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三氧化二铁改性的二氧化钛高效可见光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将P25二氧化钛纳米粒子和Fe3O4粉末充分混合，备用；(2)对步骤(1)所得粉末采用程序升温煅烧法煅烧，使四氧化三铁Fe3O4转变成三氧化二铁Fe2O3的同时，能与P25进行良好的融合，制备出三氧化二铁改性的二氧化钛Fe2O3/TiO2高效可见光催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈娟荣，程黎，曹顺生，邱守飞，常俊，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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