本發(fā)明涉及一種負(fù)載型可見光光催化劑的制備方法，可用于水污染處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國水環(huán)境污染問題的嚴(yán)重性日益凸顯，常規(guī)的水處理工藝對很多類型的工業(yè)廢水中有機(jī)物污染的處理效率不高，而且容易反應(yīng)產(chǎn)生副作物，引起二次污染。納米光催化氧化技術(shù)是近年來研究較多的廢水處理技術(shù)，不僅應(yīng)用范圍廣、降解速率快，不產(chǎn)生二次污染，高效節(jié)能環(huán)保，而且反應(yīng)條件溫和，運(yùn)行成本低，是近年來工業(yè)污水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N寬禁帶半導(dǎo)體，因其作為光催化劑所具有的高活性、安全、廉價(jià)、無污染等優(yōu)點(diǎn)，是極具開發(fā)前途的綠色環(huán)保催化劑之一，廣泛用于大氣、水環(huán)境污染物降解、抗菌、除臭和自清潔等領(lǐng)域。但是，以TiO2為代表的傳統(tǒng)半導(dǎo)體光催化材料的帶隙較寬，光響應(yīng)范圍局限在紫外光區(qū)，無法充分利用可見光，造成總量子效率和光能利用率很低。而且現(xiàn)有的光催化劑材料大多以懸浮態(tài)存在，雖然具有較高的降解效率，但是反應(yīng)后催化劑回收困難，不僅影響了出水水質(zhì)，而且隨著反應(yīng)的連續(xù)循環(huán)，需要不斷地補(bǔ)充催化劑，導(dǎo)致處理成本的增加。因此，總量子效率低、可見光利用率低、催化劑的固載回收等問題一直制約著光催化技術(shù)的廣泛實(shí)際應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有光催化劑在實(shí)際應(yīng)用中的不足之處，本發(fā)明目的在于：提供一種負(fù)載型可見光光催化劑及其制備方法，以解決催化劑回收難，易流失等問題，從而提高負(fù)載型光催化劑的催化活性和有機(jī)物降解速率。
本發(fā)明將以PVA和PVP為原料，在交聯(lián)劑和催化劑的共同作用下，制備出水凝膠為基體的負(fù)載型可見光光催化劑，不僅解決了粉體材料難以回收、二次污染和固定化后光催化效率低等問題，而且充分利用可見光，所制備出的負(fù)載型光催化劑表現(xiàn)出較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，能夠循環(huán)再利用。
本發(fā)明目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)：一種負(fù)載型可見光光催化劑的制備方法，具體步驟如下：
在室溫下，按照一定質(zhì)量比稱取聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚乙烯醇（PVA），加入去離子水進(jìn)行溶解，90℃水浴加熱并攪拌直至完全溶解，保持該溫度加入Ag/AgBr/TiO2可見光光催化劑粉末，使其均勻地分散在PVA和PVP混合溶液中；待冷卻至室溫后加入交聯(lián)劑和催化劑進(jìn)行固定化，使其形成凝膠，可根據(jù)需要進(jìn)行將其切割成一定大小的小方塊形整體式可見光光催化劑。
其中，所述納米TiO2為介孔TiO2或TiO2納米片。
所述的PVP-PVA和Ag/AgBr/TiO2復(fù)合可見光光催化劑催化劑的質(zhì)量比為1:(0.5~3)。
所述的交聯(lián)劑為硼砂、戊二醛或京尼平，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~4%；所述的催化劑為HCl或H2SO4，其濃度為2mol/L。
所述的交聯(lián)劑和催化劑的體積比分別(1~3):1。
本發(fā)明提供一種負(fù)載型可見光光催化劑，根據(jù)上述任一所述方法制備得到。
負(fù)載型可見光光催化劑的光催化性能評價(jià)在石英管中進(jìn)行，120mL RhB溶液中加入負(fù)載型光催化劑，催化劑用量為1g/L，水力停留時(shí)間維持在60 min，500 W氙燈下照射120min，測定RhB溶液光催化前后的COD值，并計(jì)算得出負(fù)載型可
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）本發(fā)明制備的負(fù)載型可見光光催化劑，采用包埋技術(shù)制備出了負(fù)載型光催化劑Ag/AgBr/TiO2，不僅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、負(fù)載量高、成本低，而且在可見光下展現(xiàn)出良好的光催化活性，有效解決了光催化劑懸浮態(tài)回收困難及影響水質(zhì)等問題。
（2）本發(fā)明提出的負(fù)載型可見光光催化劑的制備方法，PVA和PVP共聚為凝膠，兩者具有互補(bǔ)性，復(fù)合水凝膠具有更高的含水率，使其具有更好的擴(kuò)散性，增大了有機(jī)物的接觸面積，很大程度上可以提高可見光光催化劑的催化效率。
（3）本發(fā)明提出的負(fù)載型可見光光催化劑的制備工藝不僅簡單可控，而且在保證可見光光催化劑粉末的負(fù)載量的同時(shí)不影響其催化活性，可循環(huán)使用，有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
通過實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1：
室溫下，按照質(zhì)量比為1:2稱取PVP和PVA，加入去離子水進(jìn)行溶解，90℃水浴加熱并攪拌直至完全溶解，保持該溫度，按照PVP-PVA：Ag/AgBr/TiO2的質(zhì)量比為1:2加入Ag/AgBr/TiO2（片狀）光催化劑粉末，使其均勻地分散在PVA和PVP混合溶液中。待冷卻至室溫后加入0.5mL 2% 硼砂和0.5mL 2mol/L H2SO4進(jìn)行固定化，使其形成凝膠，可根據(jù)需要進(jìn)行將其切割成一定大小的小方塊形整體式可見光光催化劑，所制備的負(fù)載型可見光光催化劑對RhB溶液的降解率為45.3 %。
實(shí)施例2：
室溫下，按照質(zhì)量比為1:2稱取PVP和PVA，加入去離子水進(jìn)行溶解，90℃水浴加熱并攪拌直至完全溶解，保持該溫度，按照PVP-PVA：Ag/AgBr/TiO2的質(zhì)量比為1:1加入Ag/AgBr/TiO2（介孔）光催化劑粉末，使其均勻地分散在PVA和PVP混合溶液中。待冷卻至室溫后加入0.5mL 2.5%戊二醛和0.2 mL 2mol/L H2SO4進(jìn)行固定化，使其形成凝膠，可根據(jù)需要進(jìn)行將其切割成一定大小的小方塊形整體式可見光光催化劑，所制備的負(fù)載型可見光光催化劑對RhB溶液的降解率為60.1%。
實(shí)施例3：
室溫下，按照質(zhì)量比為1:2稱取PVP和PVA，加入去離子水進(jìn)行溶解，90℃水浴加熱并攪拌直至完全溶解，保持該溫度，按照PVP-PVA：Ag/AgBr/TiO2的質(zhì)量比為1:0.5加入Ag/AgBr/TiO2（介孔）光催化劑粉末，使其均勻地分散在PVA和PVP混合溶液中。待冷卻至室溫后加入0.6mL 2% 京尼平和0.2mL 2mol/L HCl進(jìn)行固定化，使其形成凝膠，可根據(jù)需要進(jìn)行將其切割成一定大小的小方塊形整體式可見光光催化劑，所制備的負(fù)載型可見光光催化劑對RhB溶液的降解率為51.6%。
實(shí)施例4：
室溫下，按照質(zhì)量比為1:2稱取PVP和PVA，加入去離子水進(jìn)行溶解，90℃水浴加熱并攪拌直至完全溶解，保持該溫度，按照PVP-PVA：Ag/AgBr/TiO2的質(zhì)量比為1:3加入Ag/AgBr/TiO2（介孔），使其均勻地分散在PVA和PVP混合溶液中。待冷卻至室溫后加入0.5mL 2.5%戊二醛和0.2mL 2mol/L H2SO4進(jìn)行固定化，使其形成凝膠，可根據(jù)需要進(jìn)行將其切割成一定大小的小方塊形整體式可見光光催化劑，所制備的負(fù)載型可見光光催化劑對RhB溶液的降解率為56.8%。