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申请/专利权人：北京师范大学

摘要：本发明属于环境光催化领域，具体涉及一种以长余辉纳米涂层实现光催化反应器自清洁的方法。紫外长余辉纳米材料作为反应器内壁涂层，紫外光催化剂作为紫外灯管石英防水罩涂层，在紫外光内照下，紫外光催化剂产生反应活性物种实现消毒杀菌和污染物降解，而紫外长余辉纳米材料储存了穿透紫外光催化剂涂层的光能并转化为长达数小时余辉辐射，以维持紫外光催化剂的清洁状态。与传统的紫外光催化反应器相比，该反应器可以借助长余辉光辐射的滞后性在反应结束后避免微生物的附着。此外，在高浊度的水体中，紫外长余辉纳米材料可以通过累积的能量发射紫外光实现对光催化剂的外部照射，显著提高光催化量子产率，提高电子空穴分离效率。

主权项：1.一种以长余辉纳米涂层实现光催化反应器自清洁的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，光催化反应器的光源选用外径为15mm的单端四针预热式紫外灯管1，其主波长为185nm；步骤2，选择长度与内径与紫外灯管相匹配的石英防水罩2，确保石英防水罩内径不小于17mm，不大于20mm，壁厚不超过2mm；步骤3，在石英防水罩表面负载一层厚度为3～10μm的透明紫外光催化剂3，可采用溶胶凝胶法、化学镀法、化学气相沉积法、磁控溅射法，优选磁控溅射法；步骤4，选择材料并加工光催化反应器外壳4，外壳可选用铝合金、不锈钢、钛、钼、钽，优选钛，光催化反应器外壳4底部封口，对紫外灯管1起到保护和封闭的作用，其内径不小于30mm，不大于36mm，壁厚不超过2mm；步骤5，选择制备特定紫外长余辉材料的金属醇盐作为前驱体，以对应元素比将特定前驱体分布混合均匀，并置于水热合成反应釜内，置于150～220℃下反应24h，取出固形物，经酸、碱、醇洗涤；步骤6，将步骤5中得到的固形物在120℃下烘干2h，在450℃下焙烧6h，在球磨机中研磨2h，再均匀分散至纯水溶液中形成10gL的悬浊液，用50,000～100,000Da的透析膜进行分离，获得粒径在50～100nm之间的固形物颗粒；步骤7，将步骤6中获得的粒径在50～100nm之间的固形物颗粒与乙二醇和柠檬酸混合，其质量比为25:10:7，加入1-2滴Nafion溶液，在高频超声乳化器中混合均匀，用机械刷涂抹在光催化反应器外壳4的内表面，置于500℃下焙烧15min，该步骤重复6～8次，直至长余辉纳米材料涂层5稳定附着于光催化反应器外壳4内壁；步骤8，将光催化反应器进行装配，首先将内密封胶圈6套在石英防水罩2顶部，外密封胶圈7套在上压帽8外部，同时与光催化反应器外壳4接触，实现防水阻隔，反应器运行过程中，待处理污水从进水口9流入，从出水口10流出，反应器内设置有导流挡板11实现污水的旋流运动，同时对石英防水罩2起支撑作用。

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