【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于納米材料，具體涉及一種光電催化系統(tǒng)及其應用。
技術介紹
1、塑料已成為現(xiàn)代生活中不可或缺的物質(zhì)；全球每年生產(chǎn)約3.9億噸聚合物。最近爆發(fā)的冠狀病毒大流行進一步刺激了全球?qū)λ芰系男枨螅驗榘b材料和個人防護設備的使用量激增。大部分塑料垃圾被焚燒或堆積在垃圾填埋場和自然環(huán)境中，這意味著寶貴資源的嚴重損失。此外，微塑料(粒徑小于5mm)正在對生態(tài)和環(huán)境造成嚴重威脅。微塑料來源于各種產(chǎn)品(如化妝品珠子和服裝纖維)的直接輸入或海洋環(huán)境中塑料碎片的降解。由于微塑料體積小、稀釋程度低，無法進行適當?shù)氖占驮倮茫虼嗽诤Ｑ笊踔溜嬘盟袩o處不在。
2、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)用途廣泛，在電子電器、薄膜、水瓶及零部件中多有涉及，pet是最豐富的聚酯塑料，全球每年用于紡織品和包裝的產(chǎn)量約為3800萬噸。就目前而言，大約50％的pet沒有被回收利用，僅有7％的pet瓶被改造成瓶子，但回收的pet在回收過程中仍然受到機械性能損失的阻礙。pet的回收及解聚方法可以分為水解(包括酸解、堿解、純水解聚)、醇解(甲醇解聚、乙二醇解聚)、超臨界流體解聚等；其中低壓醇解反應速率很慢，難以工業(yè)應用；酸解及堿解過程需要加堿或酸處理產(chǎn)品，并排出大量酸堿廢液，污染環(huán)境，而且要進行產(chǎn)物與催化劑的分離，工藝復雜；超臨界流體解聚雖反應時間短，但反應條件苛刻，需要高溫、高壓，工藝上實現(xiàn)較困難且成本高。pet的回收及解聚的現(xiàn)有方法都存在著一定的缺陷，人們均在探索開發(fā)工藝簡單、反應條件適中的環(huán)保型解聚方法。
3、為了解決塑料廢物的問題，氧化
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術提供一種光電催化系統(tǒng)及其應用，以解決聚對苯二甲酸乙二醇酯降解困難、光電催化劑材料合成困難且成本較高的問題。
2、為解決其技術問題所采取的技術方案是，提供一種光電催化系統(tǒng)，光電催化系統(tǒng)包括電解陽極、電解陰極、參比電極、光源及電解質(zhì)溶液；電解陽極為鐵酸鎳納米材料；電解陰極為氧化亞銅納米材料；參比電極為hg/hgo電極；光源為可見光光源；電解質(zhì)溶液為強堿溶液。
3、本專利技術采用上述技術方案的有益效果為：鐵酸鎳是一種尖晶石型過渡金屬氧化物，鐵酸鎳納米材料具有良好的分離回收特性，通過外加磁場很容易實現(xiàn)回收及重復利用，并且由于其具有較高的氧化活性，將其用作光電催化反應體系中的電解陽極時光電解效率較高；氧化亞銅具有高效還原性，合成較為簡單，與鐵酸鎳配合用作電催化反應時光電解效率較高，催化活性理想。
4、優(yōu)選的，光電催化系統(tǒng)包括電解陽極、電解陰極、參比電極、光源及電解質(zhì)溶液；電解陽極為鐵酸鎳納米材料；電解陰極為氧化亞銅納米材料；參比電極為hg/hgo電極；光源為氙燈光源；電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液。
5、優(yōu)選的，鐵酸鎳納米材料通過以下步驟制得：
6、(1)將鎳源及鐵源分散于成核劑中，超聲并攪拌，得混合溶液；
7、(2)將葡萄糖溶于混合溶液中，超聲后于170～190℃條件下反應23～25h，然后冷卻取沉淀部分；
8、(3)洗滌步驟(2)所得沉淀部分，干燥后即得鐵酸鎳納米材料。
9、本專利技術采用上述技術方案的有益效果為：將鎳源及鐵源分散于成核劑中再加入葡萄糖進行反應即可獲得鐵酸鎳納米材料，該方法原料中不存在貴金屬及有毒有害物質(zhì)，合成方法簡便且綠色環(huán)保。
10、更優(yōu)選的，步驟(1)中鎳源為硝酸鎳，鐵源為硝酸鐵，超聲時間5～10min，攪拌時間15～30min；成核劑為尿素與水按質(zhì)量比為4～5:3～4混合的混合溶液。
11、更優(yōu)選的，成核劑為尿素與水按質(zhì)量比為4:3混合的混合溶液。
12、本專利技術采用上述技術方案的有益效果為：以尿素與水按質(zhì)量比為4:3制備的混合溶液為成核劑，用于在水熱過程中形成晶核。
13、更優(yōu)選的，步驟(2)包括以下步驟：將葡萄糖溶于混合溶液中，超聲5～10min后加入到反應釜中，于180℃反應24h，取出后保留沉淀部分。
14、本專利技術采用上述技術方案的有益效果為：將葡萄糖溶于混合溶液中，以葡萄糖在水熱過程中產(chǎn)生聚合作用，聚合成小型納米微粒。
15、更優(yōu)選的，硝酸鎳、硝酸鐵、葡萄糖及成核劑的料液比為5～8g:9～11g:1～3g:13～15ml。
16、更優(yōu)選的，硝酸鎳、硝酸鐵、葡萄糖及成核劑的料液比為5～8g:10g:2g:14ml。
17、更優(yōu)選的，步驟(3)中洗滌為使用無水乙醇洗滌2～3次；所述干燥為真空干燥，干燥溫度為60～80℃，干燥時間為12～14h。
18、優(yōu)選的，氧化亞銅納米材料通過以下步驟制得：
19、(1)將硫酸銅分散于體積分數(shù)為40％～45％的氫氧化鈉溶液中，超聲并攪拌，得混合溶液；
20、(2)將檸檬酸鈉和抗壞血酸溶于到混合溶液中，超聲并攪拌，沉降，無水乙醇洗滌2～3次，干燥，得氧化亞銅納米材料。
21、本專利技術采用上述技術方案的有益效果為：通過將硫酸銅分散于氫氧化鈉溶液，在加入檸檬酸鈉和抗壞血酸，攪拌，沉降后即得氧化亞銅，該合成過程簡單，反應可在室溫條件下進行，原料易得且合成高效，可制備出較好催化活性的氧化亞銅納米材料。
22、更優(yōu)選的，步驟(1)中超聲時間10～15min，攪拌時間為15～30min；步驟(2)中超聲時間為10～15min，攪拌時間為15～30min，沉降時間為60～65min，干燥溫度為60～80℃，干燥時間為12～14h；硫酸銅、檸檬酸鈉、抗壞血酸及體積分數(shù)為40％～45％的氫氧化鈉溶液的料液比為1～2g:2～4g:2～4g:2～4ml。
23、更優(yōu)選的，硫酸銅、檸檬酸鈉、抗壞血酸及體積分數(shù)為40％的氫氧化鈉溶液的料液比為1g:2g:2g:2ml。
24、本專利技術還提供了上述光電催化系統(tǒng)在降解聚對苯二甲酸乙二醇酯中的應用。
25、優(yōu)選的，光電催化系統(tǒng)在降解聚對苯二甲酸乙二醇酯中的應用，包括以下步驟：
26、將鐵酸鎳納米材料和氧化亞銅納米材料加入到含有聚對苯二甲酸乙二醇酯的氫氧化鈉溶液中，以hg/hgo電極為參比電極，并通過氙燈光源施加可見光，在電化學工作站中通過光電催化協(xié)同進行處理聚對苯二甲酸乙二醇酯。
27、本專利技術采用優(yōu)選技術方案的有益效果為：以氫氧化鈉溶液作為分散劑分散聚對苯二甲酸乙二醇酯，可形成熱力學穩(wěn)定的體系；再采用鐵酸鎳作為電解陽極，氧化亞銅作為電解陰極，實現(xiàn)聚對苯二甲酸乙二醇酯的光電催化降解。
28、本專利技術具有以下有益效果：
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1.一種光電催化系統(tǒng)，其特征在于：所述光電催化系統(tǒng)包括電解陽極、電解陰極、參比電極、光源及電解質(zhì)溶液；所述電解陽極為鐵酸鎳納米材料；所述電解陰極為氧化亞銅納米材料；所述參比電極為Hg/HgO電極；所述光源為可見光光源；所述電解質(zhì)溶液為強堿溶液。
2.如權利要求1所述的光電催化系統(tǒng)，其特征在于，所述鐵酸鎳納米材料通過以下步驟制得：
3.如權利要求2所述的光電催化系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟(1)中鎳源為硝酸鎳，鐵源為硝酸鐵，超聲時間5～10min，攪拌時間15～30min；所述成核劑為尿素與水按質(zhì)量比為4～5:3～4混合的混合溶液。
4.如權利要求2所述的光電催化系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟(2)具體過程為：將葡萄糖溶于混合溶液中，超聲5～10min后加入到反應釜中，于180℃反應24h，取出后保留沉淀部分。
5.如權利要求3～4任一項所述的光電催化系統(tǒng)，其特征在于：所述硝酸鎳、硝酸鐵、葡萄糖及成核劑的料液比為5～8g:9～11g:1～3g:13～15mL。
6.如權利要求2所述的光電催化系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟(3)中洗滌
7.如權利要求1所述的光電催化系統(tǒng)，其特征在于，所述氧化亞銅納米材料通過以下步驟制得：
8.如權利要求7所述的光電催化系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟(1)中超聲時間10～15min，攪拌時間為15～30min；所述步驟(2)中超聲時間為10～15min，攪拌時間為15～30min，沉降時間為60～65min，干燥溫度為60～80℃，干燥時間為12～14h；所述硫酸銅、檸檬酸鈉、抗壞血酸及體積分數(shù)為40％～45％的氫氧化鈉溶液的料液比為1～2g:2～4g:2～4g:2～4mL。
9.權利要求1～8任一項所述的光電催化系統(tǒng)在降解聚對苯二甲酸乙二醇酯中的應用。
10.如權利要求9所述的應用，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種光電催化系統(tǒng)，其特征在于：所述光電催化系統(tǒng)包括電解陽極、電解陰極、參比電極、光源及電解質(zhì)溶液；所述電解陽極為鐵酸鎳納米材料；所述電解陰極為氧化亞銅納米材料；所述參比電極為hg/hgo電極；所述光源為可見光光源；所述電解質(zhì)溶液為強堿溶液。
2.如權利要求1所述的光電催化系統(tǒng)，其特征在于，所述鐵酸鎳納米材料通過以下步驟制得：
3.如權利要求2所述的光電催化系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟(1)中鎳源為硝酸鎳，鐵源為硝酸鐵，超聲時間5～10min，攪拌時間15～30min；所述成核劑為尿素與水按質(zhì)量比為4～5:3～4混合的混合溶液。
4.如權利要求2所述的光電催化系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟(2)具體過程為：將葡萄糖溶于混合溶液中，超聲5～10min后加入到反應釜中，于180℃反應24h，取出后保留沉淀部分。
5.如權利要求3～4任一項所述的光電催化系統(tǒng)，其特征在于：所述硝酸鎳、硝酸鐵、葡萄糖及成核劑的料液比為5～8g:9～...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李高仁，朱鴻睿，徐慧民，帥婷玉，詹麒尼，張志杰，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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