CN104402086B - 氧化汞的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化汞的应用。氧化汞作为光催化剂降解有机染料污染物，从而拓宽了其应用范围。氧化汞光催化降解有机染料污染物如罗丹明B染料的活性明显高于二氧化钛P25，也明显高于高活性的Ag3PO4光催化剂。氧化汞的耐用性高，循环使用3次以上，活性没有降低。本发明的氧化汞光催化剂活性高、耐用性高、制备方法简单、制备条件温和，有利于推广应用。

Description

氧化汞的应用
技术领域
本发明属于环境治理中的光催化技术领域，涉及氧化汞作为一种新型光催化剂在降解有机染料污染物中的应用。
背景技术
随着人口的增加，全世界的印染产业规模不断扩大，该产业排出的大量有机染料污染物，已成为全世界水污染的重要来源。半导体光催化技术可在室温下直接利用太阳光将染料污染物高效地氧化降解。因此，通过光催化技术，充分利用太阳光来降解染料污染物是目前环境污染治理的一条有利途径。因紫外光只占太阳光总能量的4％左右，而可见光占46％左右，所以利用太阳能的关键在于利用太阳光中的可见光。因此，可见光响应型的光催化剂(简称可见光催化剂)在当今环境治理领域具有重要的应用前景。
因为能带结构的限制，再加上高的光生载流子复合率，可见光催化剂降解染料污染物的活性和耐用性一般较低。文献(Z.Yi,etal.NatureMaterials,2010,9,559–564)报道，Ag3PO4作为一种新型的可见光催化剂，其降解有机染料污染物的活性远高于BiVO4、AgBr、AgI和N-TiO2等常见的可见光催化剂。但Ag3PO4光催化剂容易发生光腐蚀，从而导致活性降低，因此耐用性低。发展活性高于Ag3PO4的新型光催化剂，本身就很有挑战性。如果某个光催化剂活性高于Ag3PO4，同时耐用性很高，则该光催化剂将具有重要的实用和学术价值。
氧化汞是一种无机碱性氧化物，化学式为HgO，为亮红色或橙红色结晶粉末，几乎不溶于水。HgO可以用于制取其他含汞化合物，也用作颜料、抗菌剂和汞电池中的电极材料。目前，尚未有专利和文献报道将HgO作为光催化剂用于染料污染物的降解。
发明内容
本发明目的在于提供氧化汞(HgO)在环境治理领域的一种新应用，从而拓宽其应用范围。
本发明的技术方案为：
一种氧化汞的应用，氧化汞作为光催化剂降解有机染料污染物，具体应用的步骤为：
(1)在室温(20-25℃)下，用可见光进行照射，以有机染料污染物为底物，以氧化汞为光催化剂进行光催化降解，；
(2)氧化汞光催化剂的活性评价：测定有机染料污染物的降解速率，以其完全降解所需的时间来衡量；
(3)回收氧化汞，并测定其循环使用的活性。
上述的氧化汞的应用，所述的有机染料污染物优选为罗丹明B。
上述的氧化汞的应用，所述的可见光的波长大于420nm。
本发明的有益效果在于：
(1)实验结果表明，HgO的光催化活性明显高于商用二氧化钛P25，也明显高于Ag3PO4光催化剂，解决了现有光催化剂降解活性低的问题。
(2)HgO的耐用性很高，循环使用3次以上，活性没有降低，解决了现有光催化剂耐用性低的问题。
(3)本发明的HgO光催化剂制备方法简单、制备条件温和，有利于推广应用。
附图说明
图1本发明实施例制备的HgO光催化剂的XRD图。
图2为本发明实施例制备的HgO光催化剂的UV-VisDRS谱图。
图3为本发明实施例制备的HgO，以及P25和Ag3PO4光催化剂降解罗丹明B染料的活性结果图。其中，C0为光催化剂加入前罗丹明B的初始浓度，即12.0mg/L，C为光催化过程中任一时刻下罗丹明B的浓度。
图4为本发明实施例制备的HgO光催化剂在降解罗丹明B实验中循环使用的活性结果图。其中，C0、C的意义同图3。
具体实施方式
下面是本发明HgO和应用研究的具体实施例，以下实施例旨在进一步详细说明本发明，而非限制本发明。
(1)HgO的制备：
将42mmol硝酸汞溶于50mL去离子水，得到硝酸汞溶液。将84mmol氢氧化钠溶于50mL去离子水，得到氢氧化钠溶液。在室温下，将两溶液混合，避光搅拌2h后离心分离，得到沉淀。将沉淀在60℃下干燥5h，得到HgO样品。
(2)HgO的表征：
从图1可见，HgO样品的晶相与《粉末衍射卡片集》中JCPDSNo.37-1469的标准HgO晶相完全吻合，这说明HgO样品成功制备。从图2可见，HgO样品的吸收带边在600nm左右，这表明HgO本质上是一种可见光响应型的半导体，是一种潜在的可见光催化剂。
(3)HgO作为光催化剂降解罗丹明B染料污染物的活性评价：
将所得HgO样品以罗丹明B(难降解的代表性染料污染物)为降解底物，进行光催化活性评价，并将其活性结果与P25和Ag3PO4对比。
光催化活性测试方案为：将75mg光催化剂置于100mL浓度为12mg/L的罗丹明B溶液(盛装于500mL的敞口烧杯)中，室温下避光搅拌40min，使罗丹明分子在光催化剂表面达到吸附–脱附平衡。然后打开500W氙灯(PLS-SXE300、北京泊菲莱科技有限公司)，用滤光片滤去波长低于420nm的光，罗丹明B溶液液面位于氙灯正下方，液面与灯管中心之间的距离为14厘米。分别在不同时间点取样，离心分离后取上清液，将上清液稀释得到试样。用紫外分光光度计(Lambda35、美国PerkinElmer公司)测定试样在553nm处的吸光度。最后根据浓度-吸光度标准曲线推算试样的罗丹明B浓度。
光催化剂循环使用实验方案为：在前一次的光催化降解实验完成后，将光催化剂离心分离，在60℃下干燥5h后，再用于下一次的光催化活性测试。具体测试条件，如光催化剂用量、罗丹明B用量等，同上述光催化活性测试方案。
由图3可见，HgO光催化剂在10min以内将罗丹明B完全降解，Ag3PO4完全降解需要25min，P25即使在120min内降解罗丹明B的效率也非常低。因此，HgO光催化剂的活性明显高于P25和Ag3PO4。图4给出了HgO光催化剂在降解罗丹明B实验中循环使用的活性结果。由图4可见，新鲜的HgO光催化剂在连续循环使用的3次实验中，都能在10min以内将罗丹明B完全降解，其活性没有降低。这说明HgO光催化剂具有很高的耐用性。

Claims (3)

1.一种氧化汞的应用，其特征在于，氧化汞作为光催化剂降解有机染料污染物，具体应用的步骤为：
(1)在室温下，用可见光进行照射，以有机染料污染物为底物，以氧化汞为光催化剂进行光催化降解；
(2)氧化汞光催化剂的活性评价：测定有机染料污染物的降解速率，以其完全降解所需的时间来衡量；
(3)回收氧化汞，并测定其循环使用的活性。
2.根据权利要求1所述的氧化汞的应用，其特征在于：所述的有机染料污染物为罗丹明B。
3.根据权利要求1所述的氧化汞的应用，其特征在于：所述的可见光的波长大于420nm。
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