用于处理有机染料废水的光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于废水处理技术领域，具体涉及一种用于处理有机染料废水的光催化剂及其制备方法和应用。所述光催化剂为铈和镱共掺杂锰酸镧与氧化银的复合光催化剂，其化学式为铈和镱共掺杂锰酸镧La1‑

【技术实现步骤摘要】
用于处理有机染料废水的光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于废水处理
更具体地，涉及一种用于处理有机染料废水的光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着社会的进步和经济的增长，环境污染和能源匮乏问题已成为当今社会正面临和亟待解决的两大难题。特别是现代化工业的迅猛发展，助长了不规范工业数量突增的猖獗之势。其中印染行业是废水治理的重点关注对象，其产生的有机染料污染物颜色深，有毒物质含量高且难以降解从而造成了严重的环境污染，因此，解决印染废水污染已经迫在眉睫。
[0003]钙钛矿型材料因其稳定的八面体晶体结构，是当前材料科学研究领域的热点之一。在众多光催化材料中，钙钛矿氧化物由于其独特的晶体结构和电子性质，在可见光辐照下显示出作为高效光催化材料的良好前景。钙钛矿晶体结构提供的一个稳定框架，有利于研究者在其中调整带隙的位置，对带边缘电位进行有效控制，以适应特定光催化反应的需要。此外，钙钛矿化合物中的晶格畸变有利于光生载流子的分离。晶格中的缺陷、缺陷诱导的能量状态以及电子在特定缺陷上的位置决定了光生电子空穴对的命运。Mudring等人采用微波辅助离子液体法制备了Sr
1-x
Ba
x
SnO3钙钛矿材料，与纯相的SrSnO3相比，由于晶体结构和形貌的改变、较小的晶粒尺寸、合适的带隙尺寸以及带边缘位置的协同影响，Ba
2+
掺杂样品对苯二甲酸的羟基化催化效率显著提高。
[0004]唐彬等人通过采用溶胶凝胶法合成了一系列掺杂型LaNi
x
Mn
1-x
O3(X＝0.1,0.3,0.5,0.7,0.9)钙钛矿催化剂，并采用机械研磨法制备LaNi
0.9
Mn
0.1
O3/活性炭，LaNi
0.9
Mn
0.1
O3/石墨烯复合材料。采用XRD、SEM、BET、XPS等手段对材料进行结构表征。结合光催化降解中性红反应，考察镍掺杂量和不同的炭载体对LaNi
0.9
Mn
0.1
O3结构以及催化性能的影响，并探讨复合材料的降解机理。结果表明，镍掺杂和炭负载都能够明显提高材料的催化性能。当X＝0.9时，掺杂型催化剂的催化活性达到最佳，进一步负载炭材料后LaNi
0.9
Mn
0.1
O3/HAC催化剂性能最佳，其降解率可达到97％。镍的引入提高了催化剂的颗粒分散性，而炭材料负载使催化剂比表面积增大，两者都使表面活性氧O-/O
2-含量增加，从而表现出较好的降解效果。
[0005]而对于锰酸镧光催化剂，现有技术中都是通过B位掺杂来提高其光催化性能，并没有研究A位掺杂对其光催化性能的影响，因而继续提高锰酸镧的光催化性能，以及其对染料废水的降解能力，仍是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是克服现有锰酸镧的光催化性能的缺陷和不足，提供一种光催化剂及其制备方法和应用。
[0007]本专利技术的目的是提供一种光催化剂，所述光催化剂由铈和镱共掺杂锰酸镧与氧化银复合而成。
[0008]本专利技术另一目的是提供一种光催化剂的制备方法，其是通过溶胶凝胶法制备铈和镱共掺杂锰酸镧，然后通过光还原法负载氧化银。
[0009]本专利技术另一目的是一种光催化剂的用途，将其用于光催化降解染料废水中的有机染料。
[0010]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0011]一种光催化剂，所述光催化剂为铈和镱共掺杂锰酸镧与氧化银的复合光催化剂，其化学式为铈和镱共掺杂锰酸镧La
1-x-y
Ce
x
Yb
y
MnO3/Ag2O，其中x＝0.02～0.08，y＝0.02～0.08。
[0012]优选的，所述氧化银与铈和镱共掺杂锰酸镧的质量比为1：10～20。
[0013]基于上述的光催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0014](1)将镧源、铈源、镱源、锰源按照化学式La
1-x-y
Ce
x
Yb
y
MnO3，其中x＝0.02～0.08，y＝0.02～0.08，称取原料，然后将其加入到去离子水中，搅拌均匀，配成溶液；
[0015](2)称取一定量的柠檬酸入到上述溶液中，然后在80～90℃水浴条件下加热成凝胶，然后置于烘箱中干燥，取出后研磨，放入马弗炉中于700～800℃煅烧5～8h，得到产物A；
[0016](3)将银源溶于去离子水中，配置成银盐溶液，将产物A加入到银盐溶液中，超声处理5～10min，然后在搅拌条件下，在高压汞的照射下还原5～10min，离心洗涤，在60～80℃下真空干燥12～20h，得到La
1-x-y
Ce
x
Yb
y
MnO3/Ag2O复合光催化剂。
[0017]优选的，在步骤(1)中，所述镧源为硝酸镧、醋酸镧、氯化镧中的一种或多种；所述铈源为硝酸铈、醋酸铈、氯化铈中的一种或多种，所述镱源为硝酸镱、醋酸镱、氯化镱中的一种或多种，所述锰源为硝酸锰、醋酸锰、氯化锰中的一种或多种。
[0018]优选的，在步骤(1)中，所述搅拌转速为100～200rpm，搅拌时间为20～40min。
[0019]优选的，在步骤(2)中，所述柠檬酸与总金属离子的摩尔比为2～4:1。
[0020]优选的，在步骤(2)中，所述干燥为100～120℃下干燥15～20h。
[0021]优选的，在步骤(3)中，所述银源为硝酸银、氯化银、醋酸银中的一种或多种，所述硝酸银的浓度为0.01～0.02mol/L。
[0022]基于上述所述的光催化剂的制备方法制备的光催化剂。
[0023]基于上述所述的光催化剂的用途，所述光催化剂用于光催化降解染料废水中的有机染料。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025](1)首先通过溶胶凝胶法制备铈和镱共掺杂锰酸镧光催化剂，通过共掺杂铈和镱，利用铈和镱之间的协同作用，显著提高锰酸镧光催化剂的光催化性能，而且由于铈和镱的共掺杂，拓宽了其对可见光的吸收范围；提高了对可见光的利用效率。
[0026](2)通过采用光化学还原法在铈和镱共掺杂锰酸镧光催化剂表面上负载氧化银，使其与氧化银之间形成异质结，进而可以有效提高光生电子的转移，提高光生电子和空穴的分离效率，进而提高光催化性能。
[0027](3)本申请的制备方法简单，容易控制，制备的产品性能优异，而且有利于工业化生产。
[0028]综上所述，本专利技术制备的一种复合光催化剂，光催化性能优异，而且对染料废水中的有机染料具有很好的降解能力，是一种降解染料废水的理想材料。
具体实施方式
[0029]以下结合具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于处理有机染料废水的光催化剂，其特征在于：所述光催化剂为铈和镱共掺杂锰酸镧与氧化银的复合光催化剂，其化学式为铈和镱共掺杂锰酸镧La
1-x-y
Ce
x
Yb
y
MnO3/Ag2O，其中x＝0.02～0.08，y＝0.02～0.08。2.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于：所述氧化银与铈和镱共掺杂锰酸镧的质量比为1：10～20。3.根据权利要求1或2所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：(1)将镧源、铈源、镱源、锰源按照化学式La
1-x-y
Ce
x
Yb
y
MnO3，其中x＝0.02～0.08，y＝0.02～0.08，称取原料，然后将其加入到去离子水中，搅拌均匀，配成溶液；(2)称取一定量的柠檬酸入到上述溶液中，然后在80～90℃水浴条件下加热成凝胶，然后置于烘箱中干燥，取出后研磨，放入马弗炉中于700～800℃煅烧5～8h，得到产物A；(3)将银源溶于去离子水中，配置成银盐溶液，将产物A加入到银盐溶液中，超声处理5～10min，然后在搅拌条件下，在高压汞的照射下还原5～10min，离心洗涤，在60～80℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永红，
申请(专利权)人：广州绿然环保新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：