CN110180525B - 一种Zn4B6O13的固相制备方法及在抗生素降解中的用途 - Google Patents
一种Zn4B6O13的固相制备方法及在抗生素降解中的用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110180525B CN110180525B CN201910386912.XA CN201910386912A CN110180525B CN 110180525 B CN110180525 B CN 110180525B CN 201910386912 A CN201910386912 A CN 201910386912A CN 110180525 B CN110180525 B CN 110180525B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photocatalyst
- degradation
- antibiotics
- tetracycline
- solid phase
- 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.)
- Active
Links
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 title claims abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title claims description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims description 11
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 title description 6
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims 2
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 abstract description 16
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 abstract description 16
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 abstract description 16
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 abstract description 16
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 abstract description 16
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010431 corundum Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 10
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000016736 Cyclin Human genes 0.000 description 1
- 108050006400 Cyclin Proteins 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000012984 antibiotic solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
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
- B01J23/06—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of zinc, cadmium or mercury
-
- 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
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G9/00—Compounds of zinc
-
- 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
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- 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
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
- C02F2103/343—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the pharmaceutical industry, e.g. containing antibiotics
-
- 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种硼酸盐光催化剂Zn4B6O13的制备方法及其用于抗生素四环素降解的用途，该方法包括按一定比例称取一定量的ZnO和H3BO3均匀混合研磨后，样品转移至刚玉坩埚中，随后以7.5℃/min的升温速率在马弗炉中900℃高温烧结且恒温5小时，反应完成后，自然降温即得，制得的光催化剂Zn4B6O13对抗生素如四环素具有光催化降解活性，且可以循环使用保持稳定。
Description
技术领域
本发明属于化学领域及环境保护污水处理技术领域，具体涉及一种Zn4B6O13的固相制备方法及在抗生素降解中的用途。
背景技术
随着经济的快速发展及人类生活需求的增加，环境污染已经变成制约经济发展的主要障碍，对人类的健康安全产生了重大影响，控制污染物的排放已经成为我国实现健康、绿色、可持续发展务必解决的问题之一。近年来，半导体光催化技术受到人们的广泛关注，也已成为解决能源短缺和环境污染问题的重要有效方法之一。当能量大于或等于半导体禁带宽度的光子照射在半导体光催化剂表面上时就会产生电子-空穴对，利用光生电子和空穴的还原和氧化能力进行光催化反应，实现对环境的修复。高性能半导体光催化材料的设计和发现在光催化领域十分重要。金属硼酸盐由于具有良好的光学吸收性质、化学性质稳定且成本低等特点，在光催化领域具有广阔的应用前景。本发明人采用固相方法合成金属硼酸盐光催化剂Zn4B6O13，发现Zn4B6O13对抗生素特别是四环素具有光催化降解活性，并首次应用于抗生素溶液的降解。研究结果表明，Zn4B6O13具有较高的光催化活性，是潜在高效的光催化材料。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种采用固相合成法，制备金属硼酸盐光催化剂Zn4B6O13的方法，该方法获得的光催化剂Zn4B6O13对抗生素四环素具有光催化降解活性，可用于环保治理中污染水中抗生素如四环素的降解处理。
为实现本发明的目的，提供如下实施方案。
在一实施方案中，本发明的一种采用固相法制备光催化剂Zn4B6O13的方法，包含以下步骤：
1)将ZnO和H3BO3混合、研磨，然后升温到850-950℃烧结反应4-6小时；
2)反应结束，自然降温制得光催化剂Zn4B6O13。
上述本发明的方法，步骤1)中，ZnO和H3BO3的摩尔比为4：6-8，优选为为4： 7；研磨时间为20-40min，优选磨时间为30min；所述升温，其升温速率 7.5℃/min；烧结温度为900℃；烧结时间为5小时。
上述本发明的方法，制得的Zn4B6O13具有图1所示的XRD图谱特征峰。
在一具体实施方案中，本发明的一种采用固相法制备光催化剂Zn4B6O13的方法，包含如下步骤：
(1)称取4mmol的ZnO和7mmol的H3BO3混合研磨30min后，转移至刚玉坩埚中。
(2)将刚玉坩埚放入高温马弗炉中，以7.5℃/min的升温速率于900℃烧结 5小时，自然降温后，最终制得光催化剂Zn4B6O13。
本发明的有益效果是：通过固相方法制备Zn4B6O13，获得的光催化剂 Zn4B6O13对抗生素四环素具有光催化降解活性，可用于环保治理中污染水中抗生素如四环素的降解处理，且可以循环使用，催化特性保持稳定。
附图说明
图1为实施例1固相烧结制备的Zn4B6O13的XRD图谱与标准XRD图谱，其中，上为固相合成的Zn4B6O13的XRD图，下为Zn4B6O13的标准XRD图谱；
图2为实施例1制备的金属硼酸盐Zn4B6O13用于四环素降解的光催化活性图；
图3为实施例1制备的金属多硼酸盐Zn4B6O13在光催化反应前后的XRD图谱,其中，上为反应后的XRD图，下为反应前的XRD图。
具体实施方式
以下实施例具代表性的，用于进一步阐明和理解本发明的精神实质，但不以此限制本发明的范围，任何在本发明的精神实质下对本发明进行简单的修饰或变通，也属于本发明的范围。
实施例1固相方法制备Zn4B6O13。
制备工艺如下：
(1)分别在万分之一天平上称取物质的量为4mmol的ZnO和7mmol的 H3BO3，将之混合研磨30min后，转移至刚玉坩埚中；
(2)将刚玉坩埚放入马弗炉中，以7.5℃/min的升温速率于900℃烧结5 小时，自然降温后，最终得到光催化剂Zn4B6O13。
(3)取所制得的少量产物于玛瑙研钵中充分研磨，产物用岛津7000-X射线衍射仪进行物相表征，结果如图1所示，结果表明实验所制得产物的 XRD图谱与Zn4B6O13的标准XRD(X粉末衍射)图谱一致。
实施例2应用实例(四环素降解光催化活性实验)
(1)通过实施本发明的方法制得的Zn4B6O13光催化降解抗生素四环素的实验，可知本发明的方法合成的光催化剂Zn4B6O13对四环素有较好的降解作用且具有很好的稳定性，如图2所示。
(2)实验具体步骤如下：
取30mg本法制得的光催化剂Zn4B6O13加入到100ml浓度为20mg/L的四环素溶液中搅拌均匀，暗吸附60min达吸附平衡。在125W的紫外高压汞灯下光照2h，每隔30min后取上清液7mL，高速离心后用UV-Vis分光光度计(岛津UV-2550)测定其吸光度。如图2所示。结果表明，在120min时间内，抗生素四环素的降解率约为38％，降解效果较好。(四环素溶液的最大吸收波长取为357nm)循环测试表明，其光催化降解抗生素四环素具有稳定的光催化活性。
(3)检测Zn4B6O13催化降解前后的XRD图
检测本发明的方法获得的Zn4B6O13光催化剂在对四环素光催化降解反应前后的XRD图，结果见图3，图3显示光催化前后样品的X射线多晶衍射图谱。结果表明光催化剂Zn4B6O13在降解抗生素四环素后仍具有良好的结构稳定性。
Claims (5)
1.一种采用固相法制备的光催化剂Zn4B6O13用于抗生素降解的用途，其特征在于：该光催化剂Zn4B6O13的制备方法包含以下步骤：
1）将ZnO和H3BO3混合、研磨，然后升温到850-950 ℃烧结反应4-6小时；
2）反应结束，自然降温制得光催化剂Zn4B6O13，
其中，ZnO和H3BO3的摩尔比为4：7，升温速率为7.5 ℃/min。
2.如权利要求1所述的用途，步骤1）中，研磨时间为20-40min。
3.如权利要求2所述的用途，步骤1）中，研磨时间为30min。
4.如权利要求1所述的用途，步骤1）中，烧结温度为900 ℃。
5.如权利要求1所述的用途，步骤1）中，烧结时间为5小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910386912.XA CN110180525B (zh) | 2019-05-10 | 2019-05-10 | 一种Zn4B6O13的固相制备方法及在抗生素降解中的用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910386912.XA CN110180525B (zh) | 2019-05-10 | 2019-05-10 | 一种Zn4B6O13的固相制备方法及在抗生素降解中的用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110180525A CN110180525A (zh) | 2019-08-30 |
| CN110180525B true CN110180525B (zh) | 2021-12-21 |
Family
ID=67714336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910386912.XA Active CN110180525B (zh) | 2019-05-10 | 2019-05-10 | 一种Zn4B6O13的固相制备方法及在抗生素降解中的用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110180525B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113104926B (zh) * | 2021-03-10 | 2022-05-27 | 暨南大学 | CsCdBO3在光催化降解/抑制污染物方面的应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1315929A (zh) * | 1998-09-01 | 2001-10-03 | 菲利浦石油公司 | 用于转化烃的组合物及其制造和应用 |
| CN104845617A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-08-19 | 陕西师范大学 | 一种Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法 |
| CN104888401A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-09-09 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 硼酸锌碱金属化合物在光催化下对氯酚类污染物脱氯的方法 |
| CN107829137A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种硼酸锌单晶作为半导体薄膜衬底的新用途 |
| KR20180038805A (ko) * | 2016-10-07 | 2018-04-17 | 한국전력공사 | 이산화탄소 흡수제용 고체원료, 이를 포함하는 이산화탄소 흡수제 조성물, 및 이를 이용하여 제조된 이산화탄소 흡수제 |
-
2019
- 2019-05-10 CN CN201910386912.XA patent/CN110180525B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1315929A (zh) * | 1998-09-01 | 2001-10-03 | 菲利浦石油公司 | 用于转化烃的组合物及其制造和应用 |
| CN104845617A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-08-19 | 陕西师范大学 | 一种Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法 |
| CN104888401A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-09-09 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 硼酸锌碱金属化合物在光催化下对氯酚类污染物脱氯的方法 |
| KR20180038805A (ko) * | 2016-10-07 | 2018-04-17 | 한국전력공사 | 이산화탄소 흡수제용 고체원료, 이를 포함하는 이산화탄소 흡수제 조성물, 및 이를 이용하여 제조된 이산화탄소 흡수제 |
| CN107829137A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种硼酸锌单晶作为半导体薄膜衬底的新用途 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 硼酸锌的性质、制备及阻燃应用;张月琴等;《无机盐工业》;20071231;第39卷(第12期);第10-11页2.3高温固相反应制备硼酸锌 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110180525A (zh) | 2019-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nezamzadeh-Ejhieh et al. | Sunlight assisted photodecolorization of crystal violet catalyzed by CdS nanoparticles embedded on zeolite A | |
| CN106582765B (zh) | 一种一步合成制备的钠掺杂石墨相氮化碳及其应用 | |
| CN101757910B (zh) | 可见光响应的复合氧化物光催化剂Ba4Li2W2O11及制备方法 | |
| CN106732524A (zh) | 一种α/β‑氧化铋相异质结光催化剂及其制法和用途 | |
| CN106944074B (zh) | 一种可见光响应型复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN104826623B (zh) | 一种氧化铋光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN104646003B (zh) | Nd3-xCoxNbO7-硅锌分子筛复合多孔纳米催化材料的制备及应用 | |
| CN110075905B (zh) | 一种异质结光催化剂CaSb2O6/g-C3N4的制备方法及其应用 | |
| CN105148964B (zh) | 一种三维还原氧化石墨烯‑Mn3O4/MnCO3纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN102335616A (zh) | 一种新型可见光光催化剂硫化铟的合成方法 | |
| CN108620097A (zh) | 一种碘化银/溴氧化铋异质结光催化剂的制法和用途 | |
| CN109261172A (zh) | 一种碘氧化铋/溴氧化铋异质结光催化剂的制备方法和用途 | |
| CN105964250A (zh) | 一种具有可见光响应的Ag10Si4O13光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107890880A (zh) | 一种纳米多孔石墨相氮化碳/偏钛酸锰复合光催化剂的制备方法 | |
| CN104707635B (zh) | 一种高活性磷掺杂钒酸铋光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN108543542B (zh) | 一种三维多孔复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN110694627A (zh) | 一种三氧化二铁纳米环光催化剂及其制备方法 | |
| CN114950522A (zh) | 氮化硼/硫化铟锌复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN109292895A (zh) | 一种光催化剂Li2SnO3的制备方法及运用 | |
| CN111686770A (zh) | 一种金属离子共掺杂BiOBr微球、制备方法及其应用 | |
| CN111632619A (zh) | 一种铜-氮共掺杂二氧化钛光催化材料、制备方法及应用 | |
| CN110180525B (zh) | 一种Zn4B6O13的固相制备方法及在抗生素降解中的用途 | |
| CN104549222A (zh) | 一种可见光催化剂钛酸铬的制备方法及应用 | |
| CN105148944A (zh) | 一种可见光催化剂及制备方法 | |
| CN106000370A (zh) | 一种光致Ti3+自掺杂TiO2光催化剂的制备方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |