CN110180526B - 一种光催化剂Li2SnO3的制备方法及其在降解抗生素中的运用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光催化剂Li₂SnO₃的制备方法，及其在降解抗生素四环素方面的运用，该方法的步骤如下：将SnCl₄·5H₂O、Li₂CO₃、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入反应釜，并向其中加入乙醇，混合均匀后，调节pH至14，并将反应液置于240度烘箱72小时，待反应釜自然冷却，用室温蒸馏水洗涤，所得固体70度干燥过夜，制得光催化剂Li₂SnO₃，制得的Li₂SnO₃具有光催化降解抗生素四环素的催化活性。

Description

一种光催化剂Li2SnO3的制备方法及其在降解抗生素中的运用

技术领域

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种光催化剂Li₂SnO₃的制备方法及该Li₂SnO₃在催化降解抗生素及环境保护的用途。

背景技术

目前人类面临的最大问题就是如何有效处理日益严重的水污染问题，而在污染物降解领域中，半导体光催化技术是最有前景的方法之一。当能量大于或等于半导体禁带宽度的光子照射在光催化剂表面上时就会产生光生电子-空穴对，利用光生电子和空穴的还原和氧化进行光催化反应，实现环境修复等问题。寻找及制备高效和稳定的光催化材料是当前研究的热点，一直备受全世界科学家的广泛关注。

Li₂SnO₃是制造锂电池的极性材料，现有技术《Journal of Alloys andCompounds》，415,1-2(2006)pp.229-23公开了一种锡酸锂(Li₂SnO₃)材料的制备方法。该方法采用溶胶凝胶法制备Li₂SnO₃粉末，其以SnCl₄·5H₂O为前驱体，以柠檬酸为络合剂，合成Li₂SnO₃粉末。具体方法先将SnCl₄·5H₂O溶解在乙二醇溶液中，搅拌后加入柠檬酸，待溶液澄清后加入Li₂SnO₃搅拌至透明制得溶胶；再将制得的溶胶放入干燥箱中干燥，以使溶胶结晶；然后将蒸干溶剂的干凝胶放在电热炉上，加热使其燃烧直至完全；再将得到的干凝胶在马弗炉中于温度 400℃预烧5h；最后把得到的上述物质经研磨后在马弗炉于700℃烧结5h得到产物。

CN109292895A公开一种用于染料废物的降解的光催化剂Li₂SnO₃的制备方法，(1)将SnCl₄·5H₂O溶解在乙二醇中，然后加入柠檬酸盐，加热、搅拌、使其溶解；(2)待溶液完全澄清后，加入Li₂SnO₃，加热到90℃条件下、搅拌至溶液呈完全透明的胶状；(3)将透明的胶状干燥，除去水分及部分溶剂，干燥后的样品马弗炉中400℃煅烧焙烧5h，将所得到的样品研磨至粉末状，(4)上步得到的粉末在1000℃下烧结6h，最终得到的光催化剂Li₂SnO₃。

本发明人发现通过特定的制备方法获得的Li₂SnO₃对抗生素，特别是四环素具有光催化降解作用，用于环保领域，应用于光催化降解污染物和污水中的抗生素如四环素等药物。结果表明Li₂SnO₃具有较高的光催化活性，是潜在高效的四环素类药物光催化材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光催化剂Li₂SnO₃的制备方法，以及该方法获得的Li₂SnO₃在环保领域的运用，用于废物抗生素，特别是四环素的光催化降解。

本发明的一种光催化剂Li₂SnO₃的制备方法，包含以下步骤：

(1)将SnCl₄·5H₂O、Li₂CO₃和十六烷基三甲基溴化铵投入到反应釜中，加

入乙醇搅拌混合均匀，成混合溶液；

(2)向混合液中加入碱液，调节混合溶液的pH至14，即混合物呈白色黏

状液体状的前驱物；

(3)将所得前驱物在200-260℃反应48-72小时；

(4)待反应结束，自然冷却，室温下用蒸馏水洗涤反应产物，得到固体于烘箱65-75℃过夜干燥，即得光催化剂Li₂SnO₃。

优选的，上述本发明的方法，步骤3)中，反应的温度为240℃，步骤3)中，反应的时间为72小时，步骤4)中，干燥温度为70℃。

上述本发明的方法，步骤1)中，SnCl₄·5H₂O与Li₂CO₃与的摩尔为1：1-4，优选1：3。

SnCl₄·5H₂O与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔为1：0.05-0.1，优选1：0.07。

上述本发明的方法，步骤2)中，所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

另一方面，还提供了用本发明的方法制得的Li₂SnO₃在光催化降解抗生素中的用途，特别是用于降解环境污染物中的抗生素，优选的，所述抗生素为四环素。

在一具体实施方案中，本发明的一种光催化剂Li₂SnO₃的制备方法，包含以下步骤

1)分别称取2mmol SnCl₄·5H₂O、6mmol Li₂CO₃和0.05g(0.14mmol)的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)于反应釜中，并向其中加入3ml乙醇，用玻璃棒搅拌至溶液混合均匀；

2)滴加NaOH溶液调节pH为14，最终混合物呈白色黏状液体的前驱物；

3)所得前驱物转移至反应釜并于烘箱240℃反应72小时；

4)待反应结束，自然冷却，室温下用蒸馏水洗涤釜内产物，最终得到固体于烘箱70℃过夜干燥。

本发明的有益效果是：按本发明的方法获得的光催化剂Li₂SnO₃对抗生素，特别是四环素类药物具有催化降解作用，可用于污染物中抗生素如四环素类药物的降解，有利于环保处理。

附图说明

图1实施例1制备的光催化剂Li₂SnO₃的XRD图，其中上面一个图谱为实施例1的Li₂SnO₃的XRD图谱(AS-prepared)，下面一个图谱为Li₂SnO₃的标准 XRD图谱(Standard)；

图2Li₂SnO₃光催化降解抗生素四环素的降解及循环图；

图3Li₂SnO₃光催化降解四环素反应前后的XRD对比图，其中下面一个图谱为光催化反应前的Li₂SnO₃的XRD图谱，上面一个图谱为光催化反应后的 Li₂SnO₃的XRD图谱。

具体实施方式

以下实施例为典型的，用于帮助理解和进一步阐明本发明的实质，但不到此限制本发明的范围。

实施例1光催化剂Li₂SnO₃的制备

制备工艺如下：

(1)分别称取2mmol的SnCl₄·5H₂O、6mmol的Li₂CO₃和0.05g的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)于反应釜中，并向其中加入3ml乙醇，用玻璃棒搅拌至混合均匀后滴加NaOH溶液调节pH为14，最终混合物呈白色黏状液体前驱体。所得前驱物转移至反应釜并于烘箱中240℃反应72小时。

(2)待反应结束后，自然冷却，用室温蒸馏水洗涤釜内产物。将最终得到的固体于烘箱70℃过夜烘干，得到光催化剂Li₂SnO₃。

取所制得的少量产物在玛瑙研钵中充分研磨后，样品在岛津7000-X射线衍射仪进行物相表征(如图1)。图1表明实验所制得产物的XRD图谱与Li₂SnO₃的标准XRD图谱一致。

实施例2应用效果试验

1、通过实施本品光催化降解抗生素四环素的实验，可知发明的方法制备的光催化剂Li₂SnO₃对抗生素四环素有高效的降解作用，如图2所示，可以看到在30min之内，30mg的Li₂SnO₃降解20mg/L的四环素约70％。循环实验表明在30min内光催化性质保持稳定。

2、实验具体步骤如下：

取30mg本法制得光催化剂Li₂SnO₃加入到100ml浓度为20mg/L的抗生素四环素溶液中，暗吸附60min达吸附-脱附平衡。在500W的紫外高压汞灯下光照30min，每隔10min取上清液5mL，离心后用UV-Vis分光光度计(岛津UV-2550)测定其吸光度。结果表明，在30min内，光催化降解效率约为 70％，降解效果良好。进一步，循环实验证实了Li₂SnO₃降解四环素光催化活性的再现性。

接着，研究了Li₂SnO₃光催化循环反应后的物相稳定性。图3给出的是光催化剂Li₂SnO₃在催化反应前后的XRD图谱，结果表明光催化剂Li₂SnO₃在循环光催化测试后结构保持不变，具有良好的物相稳定性。表明，本发明的光催化剂Li₂SnO₃可循环使用处理和清除抗生素污染物，持续保护环境。

Claims (9)

1.一种光催化剂Li₂SnO₃用于催化降解抗生素的用途，所述光催化剂Li₂SnO₃的制备方法，包含以下步骤：

（1）将SnCl₄·5H₂O、Li₂CO₃和十六烷基三甲基溴化铵投入到反应釜中，加入乙醇搅拌混合均匀，成混合溶液；

（2）向混合液中加入碱液，调节混合溶液的pH至14，即得混合物呈白色黏状液体状的前驱物；

（3）将所得前驱物在200-260℃反应48-72小时；

（4）待反应结束，自然冷却，室温下用蒸馏水洗涤反应产物，得到固体于烘箱65-75℃过夜干燥，即得光催化剂Li₂SnO₃。

2.如权利要求1所述的用途，所述制备方法，步骤（3）中，反应的温度为240℃。

3.如权利要求1所述的用途，所述制备方法，步骤（3）中，反应的时间为72小时。

4.如权利要求1所述的用途，所述制备方法，步骤（4）中，干燥温度为70℃。

5.如权利要求1所述的用途，所述制备方法，步骤（1）中，SnCl₄·5H₂O与Li₂CO₃的摩尔为1：1-4。

6.如权利要求5所述的用途，所述制备方法，步骤（1）中，SnCl₄·5H₂O与Li₂CO₃的摩尔为1：3。

7.如权利要求1所述的用途，所述制备方法，步骤（2）中，所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

8.如权利要求1所述的用途，光催化剂Li₂SnO₃用于降解环境污染物中的抗生素。

9.如权利要求1或8所述的用途，所述抗生素为四环素。

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