一种单原子催化除藻方法

专利2026-02-20  12


本发明涉及光催化除藻,特别是涉及一种单原子催化除藻方法。


背景技术:

1、藻华爆发在我国普遍存在,富营养化污染导致的藻类水华除了对水生生态系统造成破坏外,其代谢产物已成为各类水体乃至饮用水源保护中普遍存在的重大问题。针对藻华的普遍性和严重危害性,亟需寻找有效的藻华处理技术。

2、光催化高级氧化作为一种环境友好绿色节能新技术,可利用太阳能治理藻华爆发造成的环境问题,其被广泛认为是缓解能源危机、解决环境问题、实现可持续发展的关键技术之一。光催化除藻的原理是利用藻华生长水域普遍存在的太阳光能,通过光催化剂在白天光照下产生强氧化性的自由基等活性氧物种高效灭活藻细胞,并氧化藻毒素等次生产物。

3、然而,在实际除藻应用中,光催化工艺仍存在光谱利用率低、电荷分离效率低、轨道匹配度低以及易受环境影响等问题。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种单原子催化除藻方法,以解决现有除藻方法存在光谱利用率低、电荷分离效率低、轨道匹配度低以及易受环境影响的问题。

2、为了解决上述问题,本发明是通过如下技术方案实现的:

3、本发明提出了一种单原子催化除藻方法,所述方法包括:

4、获取待除藻液体;所述待除藻液体中包含藻类和藻类代谢产物中的至少一项;

5、向所述待除藻液体中加入单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂,得到第一混合溶液;

6、对所述第一混合溶液进行辅助除藻处理,以利用所述单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂对所述第一混合溶液进行除藻;其中,所述辅助除藻处理包括机械扰动和可见光照射中的至少一项。

7、与现有技术相比,本发明实施例包括以下优点:

8、本发明实施例提供的单原子催化除藻方法,在获取到待除藻液体之后,向待除藻液体中加入单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂,得到第一混合溶液,单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂实现了压电材料和光催化剂之间的耦合,在除藻过程中,通过对第一混合溶液进行辅助除藻处理,以利用第一混合溶液中的单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂对第一混合溶液进行除藻;其中,在辅助除藻处理包括可见光照射的情况下,单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂可以吸收可见光抑制待除藻液体中的藻类通过光合作用进行繁殖;在辅助除藻处理包括机械扰动的情况下,单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂可以产生多种活性氧物种灭活待除藻液体中藻类的藻细胞并氧化藻类代谢物,抑制藻细胞的繁殖;在辅助除藻处理同时包括机械扰动和可见光照射的情况下,单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂可以利用第一混合溶液中的机械扰动产生极化电场来提高光催化过程中产生的光生载流子的分离和传输,提高电子转移效率,从而提高轨道匹配度,并且单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂在压电势作用下会产生能带弯曲,利用能带弯曲还可以提高价带电位,减少电子跃迁所需能量,从而提高光谱利用率;利用本发明实施例提供的单原子催化除藻方法,在有可见光照射和无可见光照射的条件下均可实现对待除藻液体的除藻,除藻过程受外界环境影响小,扩大了本发明实施例的应用范围。

9、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。



技术特征:

1.一种单原子催化除藻方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂的质量和所述待除藻液体的体积之比为0.1 g/l至0.3g/l。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待除藻液体中还包括过硫酸盐;所述获取待除藻液体,包括:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待除藻液体的氢离子浓度指数小于或者等于7。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取待除藻液体,包括:

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述目标组分包括硝酸根离子、碳酸根离子、氯离子、硫酸根离子和腐殖酸中的至少一项。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在向所述待除藻液体中加入单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂,得到第一混合溶液之前,所述方法还包括:

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述三聚氰胺与所述甲醇的质量比为30wt.%至80wt.%,所述铜源与所述甲醇中的质量比为0.5wt.%至15wt.%。

9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述铜源为酞菁铜。

10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述铜源与所述三聚氰胺的质量比为0.6wt.%至50wt.%。


技术总结
本发明实施例提供了一种单原子催化除藻方法,应用于光催化除藻技术领域,所述方法包括:获取待除藻液体;待除藻液体中包含藻类和藻类代谢产物中的至少一项;向待除藻液体中加入单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂,得到第一混合溶液;对第一混合溶液进行辅助除藻处理,以利用单原子铜掺杂氮化碳压电光催化剂对第一混合溶液进行除藻;其中,辅助除藻处理包括机械扰动和可见光照射中的至少一项。本发明实施例提高了光生载流子的分离和传输,提高了轨道匹配度,并且减少了电子跃迁所需能量,从而提高了光谱利用率,在有可见光照射和无可见光照射的条件下均可实现对待除藻液体的除藻,除藻过程受外界环境影响小,扩大了应用范围。

技术研发人员:杨磊,杨紫雯,戴国飞,彭宁彦,贾云璐,刘文杰,王磊,赵驰原,马卓
受保护的技术使用者:哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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