CN106745647A - 四水合碘酸氢铈的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四水合碘酸氢铈（CeHIO6·4H2O）的应用，首次提供此化合物的应用示例。它作为催化剂，可在完全避光的室温条件下降解有机染料污染物。CeHIO6·4H2O在完全避光条件下催化降解甲基橙（MO）染料的活性，明显高于可见光照射下的商品二氧化钛（P25）光催化剂。CeHIO6·4H2O的耐用性高，在降解MO的实验中循环使用3次，活性没有明显降低。本发明CeHIO6·4H2O催化降解染料时，不需光照、活性高、耐用性高，且其制备方法简单、制备条件温和，有利于推广应用。

Description

四水合碘酸氢铈 的应用
技术领域
本发明属于环境污染治理技术领域，涉及四水合碘酸氢铈（CeHIO6·4H2O）化合物作为一种新型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在当今环境治理领域具有重要的应用前景。然而，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。
降解染料污染物的另一条有利途径是不通过光照，在节能的室温条件下使用催化剂进行催化降解。发展高活性、高耐用性的催化剂以用于无光照、室温条件下染料污染物的降解，在环境污染治理领域具有重要的实用前景和学术价值。
CeHIO6•4H2O是一种含4个结晶水的无机化合物，虽然它的制备方法和组成鉴定早已有文献报道，但目前尚未有专利和文献报道CeHIO6•4H2O的应用研究，尤其它作为催化剂的应用研究。
发明内容
本发明目的在于提供四水合碘酸氢铈（CeHIO6·4H2O）化合物在环境治理领域的一种新应用，首次提供此化合物的应用示例。
本发明的技术方案为：
一种CeHIO6•4H2O的应用，CeHIO6·4H2O作为催化剂降解有机染料污染物，具体应用的步骤为：
（1）以有机染料污染物为底物，以CeHIO6·4H2O为催化剂进行催化降解；
（2）CeHIO6·4H2O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其催化活性；
（3）回收CeHIO6·4H2O，并测定其循环使用的活性。
上述的CeHIO6·4H2O的应用，所述的有机染料污染物优选为甲基橙（MO），所述的催化降解，温度为10-25℃，光照条件为完全避光或自然光照射。
本发明的有益效果在于：
（1）实验结果表明，CeHIO6·4H2O的催化降解活性即使在完全避光的条件下，也显著高于可见光照射下的商用二氧化钛（P25）光催化剂，解决了现有催化剂活性低的问题。
（2）本发明的CeHIO6·4H2O的耐用性很高，循环使用3次以上，活性没有明显降低，解决了现有催化剂耐用性低的问题。
（3）本发明的CeHIO6·4H2O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为本发明实施例1制备的CeHIO6·4H2O催化剂的SEM图。
图2为本发明实施例1制备的CeHIO6·4H2O催化剂的的EDS结果。
图3为本发明实施例1制备的CeHIO6·4H2O与P25光催化剂降解MO染料的活性结果图。其中，C0 为催化剂加入前MO的初始浓度，C为催化过程中任一时刻下MO的浓度。
图4为本发明实施例1制备的CeHIO6·4H2O催化剂在降解MO实验中循环使用的活性结果图。其中，C0 为催化剂加入前MO的初始浓度，C为催化过程中任一时刻下MO的浓度。
具体实施方式
下面是本发明CeHIO6·4H2O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。
实施例1
（1）CeHIO6·4H2O的制备
将1.37 g（2.5 mmol）硝酸铈铵（(NH4)2Ce(NO3)6）、0.2 mL浓硝酸溶于35 mL去离子水，得到硝酸铈铵溶液。将0.57 g（2.5 mmol）高碘酸（H5IO6）溶于15 mL去离子水，得到高碘酸溶液。室温下，在搅拌硝酸铈铵溶液的过程中，将高碘酸溶液逐滴加入硝酸铈铵溶液中。滴加完毕后，继续搅拌1 h。将所得沉淀用去离子水洗涤两次（每次用去离子水50 mL），离心分离后，置于温度为60 o C的烘箱干燥12 h，即得CeHIO6·4H2O样品。
（2）CeHIO6·4H2O的表征
从图1的SEM图可见，CeHIO6·4H2O样品具有0.5-10 nm大小的无规则形貌。图2的SEM图EDS结果显示，样品的所含原子Ce、I、O个数比例接近为1 : 1 : 10，同时质量比也恰好能够吻合，这说明CeHIO6·4H2O样品成功制备。
（3）CeHIO6·4H2O催化剂降解MO染料污染物的活性评价
将所得CeHIO6·4H2O样品以MO为降解底物，进行催化活性评价，并将其活性结果与P25光催化剂对比。
CeHIO6·4H2O催化活性测试
将150 mg的CeHIO6·4H2O催化剂置于100 mL浓度为20 mg/L的MO溶液（盛装于400 mL的敞口烧杯）中，在完全避光的室温下搅拌。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（普析TU1810、北京普析通用仪器有限责任公司）测定试样在465 nm处的吸光度。最后根据浓度-吸光度标准曲线推算试样的MO浓度。
CeHIO6·4H2O催化剂循环使用实验方案
在前一循环的催化降解实验完成后，将CeHIO6·4H2O催化剂离心分离，洗涤干净，在60℃下干燥8 h后，再用于下一次的催化活性测试。具体测试条件，如催化剂用量、MO用量等，同新鲜CeHIO6·4H2O或前一循环的催化活性测试方案。
P25光催化活性测试方案
将150 mg的P25置于100 mL浓度为20 mg/L的MO溶液（盛装于400 mL的敞口烧杯）中，室温下避光搅拌40 min，使罗丹明分子在P25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，MO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（辐照度为300 mW/cm2）。这样处理是为了提供较优的光照条件，从而保证P25能充分表现出它的催化活性。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（普析TU1810、北京普析通用仪器有限责任公司）测定试样在465 nm处的吸光度。最后根据浓度-吸光度标准曲线推算试样的MO浓度。
由图3可见，在0-370 min以内的任意时间点，CeHIO6·4H2O催化剂对应的C/C0值都明显低于P25光催化剂对应的C/C0，这说明即使给予P25光催化剂较优的光照条件，而对CeHIO6·4H2O进行避光处理，CeHIO6·4H2O催化剂降解MO的活性也明显高于P25光催化剂。因此，CeHIO6·4H2O催化剂降解MO是一个节能、高效的过程，在环境污染治理方面有潜在的应用前景。图4给出了CeHIO6·4H2O催化剂在降解MO实验中循环使用的活性结果。由图4可见，CeHIO6·4H2O催化剂在连续循环使用的3次实验中，都能在370 min时将MO降解至C/C0为0.13左右，其活性没有明显降低。这说明CeHIO6·4H2O催化剂具有较高的耐用性。

Claims (3)

1.一种四水合碘酸氢铈的应用，其特征在于，CeHIO6·4H2O作为催化剂降解有机染料污染物，具体应用的步骤为：
（1）以有机染料污染物为底物，以CeHIO6·4H2O为催化剂进行催化降解；
（2）CeHIO6·4H2O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其催化活性；
（3）回收CeHIO6·4H2O，并测定其循环使用的活性。
2.根据权利要求1所述的四水合碘酸氢铈的应用，其特征在于：所述的有机染料污染物为甲基橙。
3.根据权利要求1所述的四水合碘酸氢铈的应用，其特征在于：所述的催化降解，温度为10-25℃，光照条件为完全避光或自然光照射。
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