一种快速降解高浓度双酚A废水的可回收二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种快速降解高浓度双酚A废水的可回收二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用，制备方法包括步骤：(1)制备磁核，(2)制备SiO₂中间层，(3)负载TiO₂层和(4)CuO掺杂；光催化剂包括磁核，磁核外包裹有中间层SiO₂，中间层SiO₂外还负载有TiO₂层，TiO₂表层掺杂有CuO；光催化剂应用于处理环氧树脂生产废水；本发明制备的催化剂能快速、高效的降解高浓度双酚A废水，负载的TiO₂主要为催化活性最高的锐钛矿型；利用外加磁场能实现催化剂的多次有效回收，并保持较高的催化降解能力。对于环氧树脂生产废水也有较好的降解效果。

主权项

一种快速降解高浓度双酚A废水的可回收二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备磁核：将Fe₂(SO₄)₃和FeSO₄·7H₂O分别溶于同体积的去离子水中，配制成浓度均为0.15mol/L的水溶液后混合，向上述混合溶液中加入乙醇，在80℃水浴，以及氮气保护下搅拌，加入氢氧化钠溶液将pH值调至11～13，搅拌1h后，在60℃下陈化3h，得到磁核Fe₃O₄，用磁铁分离产物，并用去离子水洗涤3次；(2)制备SiO₂中间层：将步骤(1)制得的磁核Fe₃O₄样品置于100mL去离子水中，加入30ml 0.1mol/L的分散剂，在50℃水浴下，先搅拌起到分散作用，然后继续搅拌，并依次加入28ml正硅酸乙酯和10mL浓氨水，搅拌3h后，用乙醇洗涤3次，80℃下彻底干燥后，在温度为400℃下煅烧1h；再将温度调至600℃煅烧2h，得到SiO₂/γ‑Fe₂O₃；(3)负载TiO₂层：将步骤(2)所得SiO₂/γ‑Fe₂O₃样品置于52ml钛酸四丁酯和150～180ml乙醇中，超声分散10min后，在40℃水浴中搅拌，滴加体积浓度依次为6％～24％、1％～4％、72％～93％的去离子水、硝酸和乙醇的混合溶液，待水解形成溶胶时，停止搅拌；陈化1h后，经80℃彻底干燥，得到凝胶，然后在460℃～500℃下，煅烧1～2h，最终研磨得磁载光催化剂TiO₂/SiO₂/γ‑Fe₂O₃。(4)CuO掺杂：采用浸渍法进行铜离子掺杂，将TiO₂/SiO₂/γ‑Fe₂O₃光催化剂置于100ml去离子水中，向上述混合溶液中加入Cu(NO₃)₂溶液，超声分散30min，104℃彻底干燥后，经350～450℃高温煅烧4h，研磨得到铜掺杂改性的磁载二氧化钛光催化剂CuO/TiO₂/SiO₂/γ‑Fe₂O₃。