CN110075824A - 一种Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备及其应用 - Google Patents
一种Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110075824A CN110075824A CN201910314775.9A CN201910314775A CN110075824A CN 110075824 A CN110075824 A CN 110075824A CN 201910314775 A CN201910314775 A CN 201910314775A CN 110075824 A CN110075824 A CN 110075824A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- doping vario
- property
- zinc stannate
- preparation
- optoelectronic pole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- BNEMLSQAJOPTGK-UHFFFAOYSA-N zinc;dioxido(oxo)tin Chemical compound [Zn+2].[O-][Sn]([O-])=O BNEMLSQAJOPTGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 81
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 23
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 16
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 15
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 claims description 13
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 229940068918 polyethylene glycol 400 Drugs 0.000 claims description 9
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 claims description 4
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 2
- VKEQBMCRQDSRET-UHFFFAOYSA-N Methylone Chemical compound CNC(C)C(=O)C1=CC=C2OCOC2=C1 VKEQBMCRQDSRET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 abstract 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 7
- 229910003107 Zn2SnO4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 Methylene Chemical group 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 1
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N ytterbium(III) oxide Inorganic materials O=[Yb]O[Yb]=O FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/14—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of germanium, tin or lead
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
- C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于半导体光电催化氧化技术领域，具体涉及一种Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备方法及应用。先采用水热法制备不同Yb掺杂量改性的锡酸锌粉末，依次加入去离子水、聚乙二醇和聚乙烯醇，制成粘稠性较好的悬浮液，再均匀刮涂至FTO导电玻璃上，置于烘箱中，80℃保持2h后，再置于马弗炉中，500℃焙烧2h，得到Yb掺杂改性锡酸锌光电极。本发明的制备方法制得的Yb掺杂改性锡酸锌光电极比纯Zn2SnO4具有更高的催化活性。
Description
技术领域
本发明属于半导体光电催化氧化技术领域，特别涉及一种Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备及其应用。
背景技术
近年来，半导体光电催化氧化技术作为处理能源危机和环境污染问题的一种先进技术受到了研究者的广泛关注。Zn2SnO4(ZTO)，禁带宽度为3.6eV，是一种具有反尖晶石结构的N型三元氧化物半导体材料，因高的电子迁移率以及良好的化学稳定性被认为是一种有前途的光催化材料，且与氧化物和二元氧化物相比Zn2SnO4复杂的晶体结构可以提高其在不利条件下的稳定性。然而，纯Zn2SnO4因较宽的禁带宽度，仅能响应紫外光，大大限制了其推广应用；同时其自身的光生电荷复合率较高，光催化活性并不令人满意。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备方法，通过Yb掺杂改性使锡酸锌的禁带宽度减小，能够有效拓宽其可见光响应波长，同时将催化剂制成电极，通过外加偏电压可有效降低电荷复合率。该制备方法制得的Yb掺杂改性锡酸锌光电极比纯Zn2SnO4具有更高的光电催化活性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液中加入聚乙二醇400并搅拌均匀，得到混合均匀的混合液；
步骤二：向步骤一形成的混合液中加入聚乙烯醇，加热搅拌至完全溶解，得到具有一定粘稠性的悬浮液；
步骤三：将步骤二形成的悬浮液均匀刮涂至FTO导电玻璃上，然后置于烘箱中，加热保温得到涂有Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃；
步骤四：将步骤三得到的涂有Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃置于马弗炉中，高温焙烧得到Yb掺杂改性锡酸锌光电极。
所述Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液与聚乙二醇400的体积比为1:1，聚乙烯醇与聚乙二醇400的质量体积比为1：20，单位为g：mL。
所述步骤一中，Yb掺杂改性锡酸锌为在锡酸锌前驱体中添加Yb(NO3)3，水热反应条件为：溶液pH为9、水热反应时间24h、水热反应温度180℃条件下，过滤烘干制得的Yb掺杂改性锡酸锌粉末。
所述步骤一中，Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液为向5mL去离子水中加入0.5g Yb掺杂改性锡酸锌粉末，再搅拌均匀形成的Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液。
所述步骤二中，加热搅拌温度为70～80℃，反应过程中对混合液进行搅拌。
所述步骤三中，膜层厚度为45μm。
所述步骤三中，80℃保持2h；所述步骤四中，500℃焙烧2h。
本发明方法制备的Yb掺杂改性锡酸锌光电极可用作光电催化材料，用于对染料废水进行光电催化。
所述的染料废水中的染料为亚甲基蓝、甲基橙或罗丹明B中的一种或几种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的Yb掺杂改性锡酸锌的制备方法制备的Yb掺杂改性锡酸锌比纯Zn2SnO4具有更高的光催化活性，Yb元素的掺杂能提高紫外和可见光区域的光吸收强度，扩大吸收范围；同时Yb3+的半径明显大于Zn2+和Sn4+，在进入锡酸锌晶格后能够产生缺陷，这些缺陷能够有效吸引光生电子或空穴从而抑制光生电荷的复合。
本发明制备的Yb掺杂改性锡酸锌光电极用作光电催化材料，能够用来对染料废水进行光催化，以亚甲基蓝溶液、亚甲基橙溶液或罗丹明B溶液中的一种或几种的混合溶液模拟的染料废水为例，首先，向100mL浓度为10mg·L-1的亚甲基蓝溶液中放置Yb掺杂改性锡酸锌光电极，再进行磁力搅拌并搅拌均匀；然后，再避光暗反应一定时间，使混合液达到吸附-解吸平衡；而后，再对混合液进行可见光照射，对光电极施加0.5V的外加偏电压，每隔20min取样一次，采用紫外-可见光分光光度计在亚甲基蓝的最大吸收波长(664nm)处测定催化剂的催化性能；该催化结果表明：当Yb掺杂量为锡酸锌质量的0～2mol％时，随着Yb掺杂量的增加，Yb掺杂改性锡酸锌光电催化性能逐渐提高；当Yb掺杂量为锡酸锌质量的2mol％～8mol％时，随着Yb掺杂量的增加，Yb掺杂改性锡酸锌光电催化性能逐渐降低；当Yb掺杂量为锡酸锌质量的2mol％时，Yb掺杂改性锡酸锌光电催化性能最高。
附图说明
图1为锡酸锌SEM图，其中(a)为改性前的锡酸锌SEM图，(b)为本发明的制备方法制备的Yb改性锡酸锌光电极的SEM图。
图2为本发明的制得的Yb掺杂改性锡酸锌光电极催化降解亚甲基蓝的光催化活性图。
图3为本发明的制得的Yb掺杂改性锡酸锌光电极催化降解亚甲基蓝的光催化动力学拟合图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的摩尔百分比2％的Yb掺杂改性锡酸锌的制备方法按照如下步骤进行：
步骤一：在2mL摩尔百分比2％的Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液中加入2mL聚乙二醇400并搅拌均匀，得到混合均匀的混合液；
步骤二：再向步骤一形成的混合液中加入0.1g聚乙烯醇，加温搅拌至完全溶解，得到粘稠的悬浮液；
步骤三：将步骤二形成的悬浮液均匀刮涂至FTO导电玻璃上，膜层厚度为45μm，置于烘箱中，80℃保持2h得到涂有摩尔百分比2％的Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃；
步骤四：将步骤三得到的涂有摩尔百分比2％的Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃置于马弗炉中，500℃焙烧2h，得到摩尔百分比2％的Yb掺杂改性锡酸锌光电极。
实施例2
本实施例的摩尔百分比4％的Yb掺杂改性锡酸锌的制备方法按照如下步骤进行：
步骤一：在2mL摩尔百分比4％的Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液中加入2mL聚乙二醇400并搅拌均匀，得到混合均匀的混合液；
步骤二：再向步骤一形成的混合液中加入0.1g聚乙烯醇，加温搅拌至完全溶解，得到粘稠性较好的悬浮液；
步骤三：将步骤二形成的悬浮液均匀刮涂至FTO导电玻璃上，膜层厚度为45μm，置于烘箱中，80℃保持2h得到涂有摩尔百分比4％的Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃；
步骤四：将步骤三得到的涂有摩尔百分比4％的Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃置于马弗炉中，500℃焙烧2h，得到摩尔百分比4％的Yb掺杂改性锡酸锌光电极。
实施例3
本实施例的摩尔百分比6％的Yb掺杂改性锡酸锌的制备方法按照如下步骤进行：
步骤一：在2mL摩尔百分比6％的Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液中加入2mL聚乙二醇400并搅拌均匀，得到混合均匀的混合液；
步骤二：再向步骤一形成的混合液中加入0.1g聚乙烯醇，加温搅拌至完全溶解，得到粘稠性较好的悬浮液；
步骤三：将步骤二形成的悬浮液均匀刮涂至FTO导电玻璃上，膜层厚度为45μm，置于烘箱中，80℃保持2h得到涂有摩尔百分比6％的Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃；
步骤四：将步骤三得到的涂有摩尔百分比6％的Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃置于马弗炉中，500℃焙烧2h，得到摩尔百分比6％的Yb掺杂改性锡酸锌光电极。
实施例4
本实施例的摩尔百分比8％的Yb掺杂改性锡酸锌的制备方法按照如下步骤进行：
步骤一：在2mL摩尔百分比8％的Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液中加入2mL聚乙二醇400并搅拌均匀，得到混合均匀的混合液；
步骤二：再向步骤一形成的混合液中加入0.1g聚乙烯醇，加温搅拌至完全溶解，得到粘稠性较好的悬浮液；
步骤三：将步骤二形成的悬浮液均匀刮涂至FTO导电玻璃上，膜层厚度为45μm，置于烘箱中，80℃保持2h得到涂有摩尔百分比8％的Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃；
步骤四：将步骤三得到的涂有摩尔百分比8％的Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃置于马弗炉中，500℃焙烧2h，得到摩尔百分比8％的Yb掺杂改性锡酸锌光电极。
实施例1至实施例4中，所述的步骤一中，Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液为向5mL去离子水中加入0.5g Yb掺杂改性锡酸锌，再搅拌均匀形成的Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液；使用的Yb掺杂改性锡酸锌为溶液pH为9、水热反应时间24h、水热反应温度180℃条件下制得的；所述的步骤二中，加热搅拌温度为70～80℃，反应过程中对混合液进行搅拌。
如图1所示，根据图1(a)和图1(b)可知，Yb的添加对锡酸锌的晶型无明显影响，只是锡酸锌颗粒尺寸有所增加，同时有少量的Yb2O3分布在锡酸锌颗粒表面。
通过本发明的制备方法制得的Yb掺杂改性锡酸锌用作光电催化电极，能够对染料废水进行光催化，作为优选，能够对亚甲基蓝(MB)进行光催化。
Yb掺杂改性锡酸锌对染料废水的催化过程如下：
采用光电催化反应器，光源是可见灯，光电极是实验制备的Yb掺杂改性锡酸锌光电极，模拟染料废水是亚甲基蓝溶液、亚甲基橙溶液或罗丹明B溶液中的一种或者几种的混合溶液；
首先，向100mL浓度为10mg·L-1的亚甲基蓝溶液中放置Yb掺杂改性锡酸锌光电极，再进行磁力搅拌并搅拌均匀；
然后，避光暗反应一定时间，使混合液达到吸附-解吸平衡；
而后，对混合液进行紫外光照射，每隔20min取样一次，采用紫外-可见光分光光度计在亚甲基蓝的最大吸收波长(664nm)处测定光催化剂的光吸收性质。
如图2所示，为本发明的制得的Yb掺杂改性锡酸锌光电极催化降解亚甲基蓝的催化活性图。
通过图2可知，当Yb掺杂量为锡酸锌质量的0～2mol％时，随着Yb掺杂量的增加，Yb掺杂改性锡酸锌光电极的催化性能逐渐提高；
当Yb掺杂量为锡酸锌质量的2mol％～8mol％时，随着Yb掺杂量的增加，Yb掺杂改性锡酸锌光电极的催化性能逐渐降低；
当Yb掺杂量为锡酸锌质量的2mol％时，Yb掺杂改性锡酸锌光电极的催化性能最高。
如图3所示，为本发明的制得的Yb掺杂改性锡酸锌光电极催化降解亚甲基蓝光催化动力学拟合图。由图可知，当Yb掺杂量为锡酸锌质量的2mol％时，Yb掺杂改性锡酸锌光电极的催化性能最高。
Claims (10)
1.一种Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液中加入聚乙二醇400并搅拌均匀，得到混合均匀的混合液；
步骤二：向步骤一形成的混合液中加入聚乙烯醇，加热搅拌至完全溶解，得到具有一定粘稠性的悬浮液；
步骤三：将步骤二形成的悬浮液均匀刮涂至FTO导电玻璃上，然后置于烘箱中，加热保温得到涂有Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃；
步骤四：将步骤三得到的涂有Yb掺杂改性锡酸锌材料的导电玻璃置于马弗炉中，高温焙烧得到Yb掺杂改性锡酸锌光电极。
2.根据权利要求1所述Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备方法，其特征在于，所述Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液与聚乙二醇400的体积比为1:1，聚乙烯醇与聚乙二醇400的质量体积比为1：20，单位为g：mL。
3.根据权利要求1所述Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，Yb掺杂改性锡酸锌为在锡酸锌前驱体中添加Yb(NO3)3，水热反应条件为：溶液pH为9、水热反应时间24h、水热反应温度180℃条件下，过滤烘干制得的Yb掺杂改性锡酸锌粉末。
4.根据权利要求1或3所述Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液为向5mL去离子水中加入0.5g Yb掺杂改性锡酸锌粉末，再搅拌均匀形成的Yb掺杂改性锡酸锌悬浮液。
5.根据权利要求1所述Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，加热搅拌温度为70～80℃，反应过程中对混合液进行搅拌。
6.根据权利要求1所述Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，膜层厚度为45μm。
7.根据权利要求1所述Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，80℃保持2h；所述步骤四中，500℃焙烧2h。
8.权利要求1所述Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备方法制备的Yb掺杂改性锡酸锌光电极用作光电催化材料的应用。
9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，所述的Yb掺杂改性锡酸锌用于对染料废水进行光电催化。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述的染料废水中的染料为亚甲基蓝、甲基橙或罗丹明B中的一种或几种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910314775.9A CN110075824A (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 一种Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910314775.9A CN110075824A (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 一种Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110075824A true CN110075824A (zh) | 2019-08-02 |
Family
ID=67415577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910314775.9A Pending CN110075824A (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 一种Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110075824A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110586068A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-12-20 | 西安建筑科技大学 | 一种镱离子掺杂改性BiVO4光电催化电极的制备方法、产品及其应用 |
| CN110937662A (zh) * | 2019-09-06 | 2020-03-31 | 西安建筑科技大学 | 一种Tm掺杂改性钼酸铋光电极、制备方法及其应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102637530A (zh) * | 2012-01-11 | 2012-08-15 | 南京大学昆山创新研究院 | 不锈钢丝上纳米结构Zn2SnO4制备方法和用途 |
| CN103464138A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-12-25 | 陕西科技大学 | 一种镱掺杂钒酸铋可见光光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN103620834A (zh) * | 2011-06-24 | 2014-03-05 | 旭硝子株式会社 | 锂离子二次电池用活性物质颗粒的制造方法、电极以及锂离子二次电池 |
| CN103623812A (zh) * | 2013-09-12 | 2014-03-12 | 陕西科技大学 | 一种圆片状可见光响应Yb修饰Bi2WO6光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN105366712A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-03-02 | 西安建筑科技大学 | 一种以锡酸钠为原料合成锡酸锌的方法 |
| CN106512978A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-03-22 | 洛阳理工学院 | 利用纳米Zn2SnO4制备可见光响应光催化剂的方法 |
| CN108079984A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-29 | 河南师范大学 | 一种圆角立方体型羟基锡酸锌太阳光催化剂的制备方法 |
-
2019
- 2019-04-18 CN CN201910314775.9A patent/CN110075824A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103620834A (zh) * | 2011-06-24 | 2014-03-05 | 旭硝子株式会社 | 锂离子二次电池用活性物质颗粒的制造方法、电极以及锂离子二次电池 |
| CN102637530A (zh) * | 2012-01-11 | 2012-08-15 | 南京大学昆山创新研究院 | 不锈钢丝上纳米结构Zn2SnO4制备方法和用途 |
| CN103464138A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-12-25 | 陕西科技大学 | 一种镱掺杂钒酸铋可见光光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN103623812A (zh) * | 2013-09-12 | 2014-03-12 | 陕西科技大学 | 一种圆片状可见光响应Yb修饰Bi2WO6光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN105366712A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-03-02 | 西安建筑科技大学 | 一种以锡酸钠为原料合成锡酸锌的方法 |
| CN106512978A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-03-22 | 洛阳理工学院 | 利用纳米Zn2SnO4制备可见光响应光催化剂的方法 |
| CN108079984A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-29 | 河南师范大学 | 一种圆角立方体型羟基锡酸锌太阳光催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ZUOLING FU ET AL.: "Hydrothermal synthesis and optical characteristics of Eu3+ in Zn2SnO4 nanocrystals", 《CURRENT APPLIED PHYSICS》 * |
| 张倩等著: "《水环境化学》", 30 June 2018, 中国建材工业出版社 * |
| 徐刘君等: "Yb—TiO2光催化剂的制备及性能研究", 《功能材料》 * |
| 朱彤珺著: "《静电喷雾法制备太阳能电池》", 30 November 2018, 黄河水利出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110586068A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-12-20 | 西安建筑科技大学 | 一种镱离子掺杂改性BiVO4光电催化电极的制备方法、产品及其应用 |
| CN110937662A (zh) * | 2019-09-06 | 2020-03-31 | 西安建筑科技大学 | 一种Tm掺杂改性钼酸铋光电极、制备方法及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103861575B (zh) | 一种掺杂改性TiO2/石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN110180548A (zh) | 一维氧化铟中空纳米管/二维铁酸锌纳米片异质结复合材料及其在去除水体污染物中的应用 | |
| CN103861600B (zh) | 一种过渡金属离子、稀土离子镧、钇掺杂改性TiO2石墨烯复合材料的制备方法 | |
| Almeida et al. | Decoration of Ti/TiO2 nanotubes with Pt nanoparticles for enhanced UV-Vis light absorption in photoelectrocatalytic process | |
| CN101777429A (zh) | 基于石墨烯的染料敏化太阳能电池复合光阳极及制备方法 | |
| CN109589993B (zh) | 电化学改性的钒酸铋-硫化钼-四氧化三钴催化电极及其制备方法和应用 | |
| CN101703948A (zh) | 一种制备复合高活性光催化剂的新方法 | |
| CN105964277A (zh) | 一种CdS/BiVO4复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN105788870A (zh) | 介孔空心球状二氧化钛/三氧化钨复合材料在薄膜电极制备中的应用 | |
| Zou et al. | Preparation of Ni doped ZnO-TiO 2 composites and their enhanced photocatalytic activity | |
| CN110075824A (zh) | 一种Yb掺杂改性锡酸锌光电极的制备及其应用 | |
| CN107761127A (zh) | 一种多酸和酞菁共同修饰的纳米多孔钒酸铋析氧电极的制备方法 | |
| CN108611653A (zh) | 一种负载磁性纳米粒子的钒酸铋复合材料及其制备和应用 | |
| CN103871750B (zh) | 锐钛矿TiO2纳米树状阵列及其在太阳能电池制备中的应用 | |
| CN106887336A (zh) | TiO2/BiVO4纳米阵列光电极的制备方法 | |
| CN108686645A (zh) | 一种TiO2/BiVO4异质结复合材料的制备方法和应用 | |
| CN111001407A (zh) | 一种ZnO/Au/MnOx光催化剂的制备方法 | |
| CN101396651B (zh) | 一种纳米有序构造的光电转换复合薄膜及其制备方法 | |
| CN113578363A (zh) | 一种可见光响应的含氮缺陷g-C3N4/MoS2二元复合光催化剂、制备方法及应用 | |
| CN107583642A (zh) | 石墨烯量子点负载Ag‑TiO2纳米阵列的制备方法 | |
| CN113293404A (zh) | 一种异质结光阳极材料及其制备方法和应用 | |
| CN108554427B (zh) | 一种In2O3/BiOI半导体复合光催化剂及其制备方法和用途 | |
| CN104941670B (zh) | 硼、氟共掺杂的氧化锌基光催化剂材料及其制备方法和应用 | |
| CN113871631B (zh) | 一种处理偶氮染料废水的光催化燃料电池及其制备方法 | |
| CN107217277B (zh) | 一种高活性晶面氧化铟/氧化锌纳米棒外延生长的异质结光电极及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190802 |