CN110590175A - 一种反蛋白石结构氧化铈及其制备方法与应用 - Google Patents
一种反蛋白石结构氧化铈及其制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种反蛋白石结构氧化铈及其制备方法与应用，制备方法包括：1)将苯乙烯、丙烯酸及水混合均匀，之后加入引发剂进行反应，得到胶体分散液；2)胶体分散液经离心、洗涤后，再分散于乙醇中，得到胶体乙醇分散液；3)胶体乙醇分散液通过垂直沉积法，得到胶体晶体；4)将胶体晶体进行加热预处理；5)配制CeO2前驱体与柠檬酸的混合乙醇溶液；6)将混合乙醇溶液滴浸于预处理后的胶体晶体上，干燥、焙烧后得到反蛋白石结构氧化铈；该反蛋白石结构氧化铈可作为光催化剂，用于处理染料废水。与现有技术相比，本发明制备的反蛋白石结构CeO2材料的形貌较为规整、光催化性能优异，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于材料学技术领域，涉及一种纳米材料，具体来说是一种反蛋白石结构氧化铈及其制备方法与应用。
背景技术
随着全球人口的增加、城市化进程的稳步发展以及人们对生活舒适度的追求，使得人们对工业品和清洁水的需求越来越多。纺织、皮革、造纸、橡胶与印刷等行业，在提供大量工业品的同时也产生了大量的染料废水。染料的化学结构稳定，在常规的生物法和高级氧化法的废水处理过程中难以有效去除，形成染料污染，对植物、水体动物和人类均具有一定的毒性和诱突变性。在废水排放前必须使用适当的方法移除染料。
光催化氧化技术主要是指利用半导体光催化剂在光照射下产生活性物种，并通过活性物种降解环境中的有机污染物的方法，该方法具有对环境染小、无二次污染、降解彻底、反应条件温和的突出优势。利用光催化氧化技术能够将光能转变为化学能，使许多难以实现的反应能够在常温常压的条件下进行。随着纳米材料科学与纳米科技的发展，无机纳米材料由于其独特的结构而在光电以及物理化学等方面表现出越来越多优异的特性，从而受到越来越多科研人员的关注。纳米反蛋白石材料具有密度小、比表面积大和壳层可渗透等特点。此外，纳米反蛋白石材料的壳层由纳米粒子组成，还具有相应的协同效应，如纳米尺寸效应、量子尺寸效应、纳米晶体缺陷和介孔属性等。因此，纳米反蛋白石材料在光催化等领域具有广阔的应用前景。
氧化铈是一种重要的稀土金属氧化物，具有良好的氧缺陷和氧存储/释放的能力，并作为一种重要的催化剂，广泛地应用在三效催化、水煤气转化、燃料电池、光催化等领域。如何合理地设计形态结构、增强氧化铈特有的物理化学性能，已受到越来越多科研人员的关注。目前关于氧化铈在废水处理领域的研究主要包括一维结构(纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米棒等)氧化铈、二维结构(纳米片、纳米盘等)氧化铈和三维结构(方体、花球以及三维有序大孔结构等)氧化铈。
中国专利CN105967219A提供了一种用于紫外屏蔽剂的氧化铈空心材料的制备方法，在一个反应容器中加入去离子水、苯乙烯单体、甲基丙烯酸，然后混合均匀，搅拌后加入过硫酸铵，反应8-10h后获得聚苯乙烯-丙烯酸(PSAA)微球溶液；在表面带负电荷的聚苯乙烯-丙烯酸微球溶液中加入硝酸铈，然后再加入氨水，反应完全后再分别用去离子水和无水乙醇洗涤，过滤；将过滤后得到的沉淀先烘干，再在400-500℃的马弗炉中焙烧1-3h，去除PSAA模板后获得氧化铈空心球。该专利技术中，在可见光的激发下，氧化铈空心球的光生电子空穴对，没有生成羟基自由基，而是分别生成超氧激子和氧负离子，氧化染料。与该专利相比，本发明中蛋白石的空腔相互连接，利于反应物质的交换。这样在光催化反应的过程中，空腔内可以自由的吸附降解底物，释放降解产物，有利于光催化反应的进行，使光降解能力大幅度提高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种反蛋白石结构氧化铈及其制备方法与应用。
针对目前氧化铈光催化材料可见光利用效率低，催化性能不是很理想，导致其应用受到限制的现状，本发明提供一种反蛋白石结构的氧化铈及其制备方法，并用于光催化处理废水领域。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种反蛋白石结构氧化铈的制备方法，包括以下步骤：
1)将苯乙烯、丙烯酸及水混合均匀并加热，之后加入引发剂进行反应，得到胶体分散液；
2)胶体分散液经离心、洗涤后，再分散于乙醇中，得到胶体乙醇分散液；
3)将载玻片垂直放入胶体乙醇分散液中，静置，之后取出载玻片并干燥，得到附着于载玻片上的胶体晶体；
4)将胶体晶体进行加热预处理，得到预处理后的胶体晶体；
5)将CeO2前驱体与柠檬酸加入至乙醇中，得到混合乙醇溶液；
6)将混合乙醇溶液滴浸于预处理后的胶体晶体上，经干燥、焙烧后得到反蛋白石结构氧化铈。
进一步地，步骤1)中，所述的混合过程中，搅拌速率为150-250rpm，搅拌时间为0.5-2min；
所述的反应过程中，反应温度为60-80℃，反应时间为8-12h。反应温度和反应时间影响制备PSAA微球形貌和粒径大小。
所述的引发剂为过硫酸钾。通过调节单体量和引发剂量，可以控制聚合反应的速度和进程，得到不同粒径的PS微球。过硫酸钾的溶解度小，需要过硫酸钾作为无机氧化剂。
所述的苯乙烯、丙烯酸、水及过硫酸钾的质量比为(8-10):(0.5-1.5):100:(0.05-0.15)；
所述的混合及反应过程均在惰性气体保护下进行。
进一步地，所述的过硫酸钾以浓度为0.005-0.015g/mL的过硫酸钾水溶液的形式加入至含苯乙烯、丙烯酸及水的混合液中。以溶液的形式加入过硫酸钾可以均匀的调节加入过硫酸钾的添加速率，使过硫酸钾均匀的混合在苯乙烯、丙烯酸及水的混合液中。
所述的惰性气体为氮气或氩气中的一种。
步骤1)通过无皂乳液聚合法制备单分散、表面带有负电荷的聚苯乙烯-丙烯酸(PSAA)胶体微粒，其中无皂乳液消除了亲水表面活性剂的影响，使聚苯乙烯-丙烯酸(PSAA)胶体微粒具有较好的物理-化学性能、机械性能和黏结性能。
进一步地，步骤2)中，所述的胶体乙醇分散液中聚苯乙烯-丙烯酸的含量为0.3-0.7wt％。使用苯乙烯、丙烯酸单体，通过无皂乳液聚合法制备了单分散PSAA微球，表面带有负电荷，能将氧化铈空心球产出率提高到95％以上。乙醇作为分散介质，使PSAA微球均匀分散在溶剂中，减少团聚。
步骤2)中，所述的洗涤、离心过程为采用水洗涤、离心3-5次，以去除反应残留的苯乙烯、丙烯酸、引发剂。
进一步地，步骤3)中，所述的静置过程为在室温下静置4-6天，或在45-55℃下静置8-12h。在载玻片、液面和空气三相交界处，微球向交界处聚集。随着乙醇的挥发，液面下降，在载玻片上吸附的相邻微球间存在着毛细管力。当乙醇继续挥发，毛细管界面继续下陷，毛细管力增加，将刚脱离液面的微球紧密地吸附已经脱离液面的微球周围。这样在载玻片上形成微球的自组装涂层。
所述的干燥过程中，干燥温度为55-70℃，干燥时间为8-12。
步骤3)通过垂直沉积法制备聚苯乙烯-丙烯酸的面心立方结构胶体晶体。
进一步地，步骤4)中，所述的加热预处理过程中，加热温度为90-120℃，加热时间为0.3-1.5h。利用聚合物微球的热粘特性，可以对聚合物的胶体晶体进行表面预处理，从而改变胶体晶体的间隙。经过热处理，胶体微球的排列更加规整。
作为优选的技术方案，所述的加热预处理过程的加热温度为100℃，加热时间为20min。
进一步地，步骤5)中，所述的CeO2前驱体为六水合硝酸铈；
所述的六水合硝酸铈的加入量为0.05-0.15mol/L乙醇，所述的柠檬酸的加入量为0.05-0.15mol/L乙醇。六水合硝酸铈在参加反应时，由于硝酸根在煅烧过程中转化为气体挥发，不影响生成氧化铈效果。其中四水硫酸铈也可作为CeO2前驱体的化学试剂。
进一步地，步骤6)中，为保证胶体晶体填充完全，所述的滴浸过程反复进行2-5次并持续滴浸10-30min，优选为持续滴浸30min；
所述的干燥过程中，干燥温度为45-55℃，干燥时间为8-12h；
所述的焙烧过程中，焙烧温度为450-600℃，焙烧时间为1.5-3h。焙烧温度450-600℃为CeO2前驱体Ce(OH)3转变为CeO2的温度区间。
一种反蛋白石结构氧化铈采用如上所述的方法制备而成。
一种如上所述的反蛋白石结构氧化铈的应用，所述的反蛋白石结构氧化铈作为光催化剂，用于处理染料废水。
本发明中反蛋白石结构CeO2材料的形成机理如下：
首先，通过无皂乳液聚合法制备单分散、表面带有负电荷的PSAA微球的胶体分散液；
其次，通过垂直沉积法使胶体分散液中的PSAA微球附着于载玻片上，并且随着溶剂的挥发，PSAA微球相互靠拢，紧密排列堆积成三维复合微球阵列，形成蛋白石结构排列整齐的PSAA胶体晶体；
再次，通过滴浸法向PSAA胶体晶体上添加硝酸铈与柠檬酸的乙醇溶液，溶液中柠檬酸与铈离子配位，形成更加稳定的铈络合物，避免生成较大的胶体粒子，PSAA微球吸附铈离子和柠檬酸铈络合物，在PSAA微球表面形成紧密的壳层并填充于PSAA微球之间的空隙；
最后，通过焙烧除去PSAA胶体晶体，并将CeO2前驱体转化为CeO2纳米颗粒，得到CeO2纳米颗粒构成的CeO2材料，该CeO2材料较好地复制了PSAA胶体晶体的结构，其形貌较为规整，在表面及内部均具有彼此相连的大孔结构，该大孔结构与PSAA微球相对应，具有与其相似的尺寸，如以粒径为290nm的PSAA微球为模板，制备得到的CeO2材料中，大孔结构的孔径也相应约为290nm，基于蛋白石结构的PSAA胶体晶体作为模板，因而最终得到的CeO2材料呈现出相应的反蛋白石结构。
通过本发明提供的方法所制备的反蛋白石结构CeO2材料，可用于可见光光催化降解染料罗丹明B，其降解速率和有效降解量均优于市售CeO2和空心球状CeO2，表现出优异的可见光光催化降解罗丹明B的性能。可见光光照120min后，反蛋白石结构CeO2材料催化的可见光光催化降解罗丹明B的降解率大于85％，显著优于市售纳米CeO2材料(降解率约20％)。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)本发明制备的反蛋白石结构CeO2材料可较好地复制PSAA胶体晶体结构，具有较为规整的形貌特征；
2)本发明制备的反蛋白石结构CeO2材料具有优异的光催化性能，尤其在可见光光催化降解罗丹明B的应用领域表现出显著的降解效果。
附图说明
图1为实施例1中制备得到的PSAA胶体晶体的扫描电镜图图谱；
图2为实施例1中制备得到的反蛋白石结构氧化铈的扫描电镜图图谱；
图3为实施例1中制备得到的反蛋白石结构氧化铈的XRD图谱；
图4为实施例2中反蛋白石结构氧化铈与市售CeO2材料在可见光下对罗丹明B溶液的光降解效率曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
一种反蛋白石结构氧化铈的制备的方法，具体包括如下步骤：
1)通过无皂乳液聚合法制备单分散的PSAA胶体微粒，具体试验过程如下：首先，称取苯乙烯9.0g，丙烯酸1.0g与水100g置于250mL的四口烧瓶中，在氮气保护下搅拌1min，去除氧气，搅拌速度为200rpm，升温到70℃后，缓慢加入引发剂过硫酸钾0.1g，其中过硫酸钾提前用10mL水稀释，保持70℃反应10h。所制备的胶体分散液经水洗、离心数次后，再分散于水中，得到5wt％的胶体水分散液，待用。
2)使用垂直沉积法制备面心立方结构胶体晶体，具体试验过程如下：将5wt％的胶体水分散液用乙醇洗涤、离心数次后，再分散于乙醇中，得到0.5％PSAA胶体乙醇分散液，将若干载玻片垂直放放入胶体乙醇分散液中，静置5天，取出载玻片，并放入60℃烘箱干燥，得到胶体晶体。将胶体晶体放入100℃的烘箱中，1h后取出，得到预处理后的胶体晶体，备用。该胶体晶体的扫面电镜图如图1所示，可以看出，PSAA微球的粒径约为290nm，粒径均一，PSAA微球的整体排列规律性强。
3)使用CeO2前驱体的胶体溶液填充所制备的胶体晶体的空隙，并煅烧除去PSAA胶体晶体模板，得到反蛋白结构的CeO2材料，具体试验过程如下：将2.17g六水合硝酸铈晶体作为CeO2前驱体，与1.05g柠檬酸一同溶解于50mL乙醇中，充分搅拌，得到混合乙醇溶液，将其滴浸于预处理后的胶体晶体上，并反复滴浸3次，以充分填充PSAA胶体晶体，将滴浸后的PSAA胶体晶体干燥，然后在马弗炉中于500℃下焙烧2h，最后将载玻片表面附着的材料仔细刮下，即得到反蛋白石结构的CeO2材料。该反蛋白石结构的CeO2材料的扫面电镜图及透射电镜图分别如图2及图3所示，可以清楚地看到，反蛋白石的表面具有正六边形结构。样品同扫描电镜存在一定角度，导致正六边形向左后方和向下方偏斜，这可以从连接六边形的顶点可以清楚地发现。
实施例2：
室温下进行市售CeO2材料与反蛋白石结构的CeO2材料对罗丹明B溶液的光催化能力进行对比实验。
分别称取10mg反蛋白石结构的CeO2材料及市售CeO2材料，加到50mL，10mg/L的RhB溶液中，气浮法搅拌。超声10min后，放入暗箱，保持搅拌，间隔20min，进行取样，离心，用吸管取上层清液，测量吸光度。40min后开灯，间隔20min取样，测量吸光度。
如图4所示为实施例1中制备的反蛋白石结构CeO2材料和市售CeO2材料在可见光下对罗丹明B溶液的光降解效率曲线图。反蛋白石结构CeO2材料的可见光光催化性能比市售CeO2材料的可见光光催化性能强。光照120min后，CeO2反蛋白石的可见光光催化降解罗丹明B的降解率大于85％，远远优于市售CeO2材料。说明制备的反蛋白石结构的CeO2材料具有优秀的可见光光催化降解罗丹明B的性能。反蛋白石结构CeO2材料在光催化过程中，由于结构堆积的因素，接触光子的几率比空心球小，但整体光催化能力的增强，这主要源于反蛋白石结构对接触到的光子更有效的捕获，即慢光子效应。
实施例3：
一种反蛋白石结构氧化铈的制备的方法，具体包括如下步骤：
1)将苯乙烯、丙烯酸及水在氮气保护下混合，并以150rpm的搅拌速率搅拌2min，加热升温至60℃后，加入10mL 0.005g/mL的过硫酸钾水溶液，并开始反应，反应12h后，得到胶体分散液，其中苯乙烯、丙烯酸、水及过硫酸钾的质量比为10:0.5:100:0.05；
2)胶体分散液分别经水及乙醇洗涤、离心3次后，再分散于乙醇中，得到0.3wt％胶体乙醇分散液；
3)将载玻片垂直放入胶体乙醇分散液中，在室温下静置4天，取出载玻片后在55℃下干燥12h，得到胶体晶体；
4)将胶体晶体在90℃下进行加热预处理0.3h，得到预处理后的胶体晶体；
5)将六水合硝酸铈与柠檬酸分别以0.1mol/L乙醇及0.15mol/L乙醇的加入量加入至乙醇中，得到混合乙醇溶液；
6)将50mL混合乙醇溶液滴浸于预处理后的胶体晶体上，为保证胶体晶体填充完全，滴浸过程反复进行2次，在45℃下干燥12h，再在450℃焙烧3h，即得到反蛋白石结构氧化铈。
实施例4：
一种反蛋白石结构氧化铈的制备的方法，具体包括如下步骤：
1)将苯乙烯、丙烯酸及水在氮气保护下混合，并以150rpm的搅拌速率搅拌2min，加热升温至60℃后，加入10mL 0.005g/mL的过硫酸钾水溶液，并开始反应，反应12h后，得到胶体分散液；其中苯乙烯、丙烯酸、水及过硫酸钾的质量比为8:1.5:100:0.15；
2)胶体分散液分别经水及乙醇洗涤、离心3次后，再分散于乙醇中，得到0.7wt％胶体乙醇分散液；
3)将载玻片垂直放入胶体乙醇分散液中，在室温下静置6天，取出载玻片后在55℃下干燥12h，得到胶体晶体；
4)将胶体晶体在90℃下进行加热预处理0.3h，得到预处理后的胶体晶体；
5)将六水合硝酸铈与柠檬酸分别以0.1mol/L乙醇及0.15mol/L乙醇的加入量加入至乙醇中，得到混合乙醇溶液；
6)将50mL混合乙醇溶液滴浸于预处理后的胶体晶体上，为保证胶体晶体填充完全，滴浸过程反复进行5次，在55℃下干燥8h，再在450℃焙烧3h，即得到反蛋白石结构氧化铈。
实施例5：
一种反蛋白石结构氧化铈的制备的方法，具体包括如下步骤：
1)将苯乙烯、丙烯酸及水在氮气保护下混合，并以150rpm的搅拌速率搅拌2min，加热升温至60℃后，加入10mL 0.005g/mL的过硫酸钾水溶液，并开始反应，反应12h后，得到胶体分散液；其中苯乙烯、丙烯酸、水及过硫酸钾的质量比为9:1:100:1；
2)胶体分散液分别经水及乙醇洗涤、离心3次后，再分散于乙醇中，得到0.5wt％胶体乙醇分散液；
3)将载玻片垂直放入胶体乙醇分散液中，在室温下静置5天，取出载玻片后在55℃下干燥10h，得到胶体晶体；
4)将胶体晶体在90℃下进行加热预处理0.3h，得到预处理后的胶体晶体；
5)将六水合硝酸铈与柠檬酸分别以0.1mol/L乙醇及0.15mol/L乙醇的加入量加入至乙醇中，得到混合乙醇溶液；
6)将50mL混合乙醇溶液滴浸于预处理后的胶体晶体上，为保证胶体晶体填充完全，滴浸过程反复进行4次，在50℃下干燥10h，再在450℃焙烧3h，即得到反蛋白石结构氧化铈。
实施例6：
一种反蛋白石结构氧化铈的制备的方法，具体包括如下步骤：
1)将苯乙烯、丙烯酸及水在氩气保护下混合，并以250rpm的搅拌速率搅拌0.5min，加热升温至80℃后，加入10mL 0.015g/mL的过硫酸钾水溶液，并开始反应，反应8h后，得到胶体分散液；其中苯乙烯、丙烯酸、水及过硫酸钾的质量比为9:1:100:1；
2)胶体分散液分别经水及乙醇洗涤、离心5次后，再分散于乙醇中，得到0.5wt％胶体乙醇分散液；
3)将载玻片垂直放入胶体乙醇分散液中，在45℃下静置12h，取出载玻片后在70℃下干燥8h，得到胶体晶体；
4)将胶体晶体在120℃下进行加热预处理1.5h，得到预处理后的胶体晶体；
5)将六水合硝酸铈与柠檬酸分别以0.15mol/L乙醇及0.1mol/L乙醇的加入量加入至乙醇中，得到混合乙醇溶液；
6)将混合乙醇溶液滴浸于预处理后的胶体晶体上，为保证胶体晶体填充完全，滴浸过程持续10min，在50℃下干燥10h，再在600℃焙烧1.5h，即得到反蛋白石结构氧化铈。
实施例7：
一种反蛋白石结构氧化铈的制备的方法，具体包括如下步骤：
1)将苯乙烯、丙烯酸及水在氩气保护下混合，并以250rpm的搅拌速率搅拌0.5min，加热升温至80℃后，加入10mL 0.015g/mL的过硫酸钾水溶液，并开始反应，反应8h后，得到胶体分散液；其中苯乙烯、丙烯酸、水及过硫酸钾的质量比为9:1:100:1；
2)胶体分散液分别经水及乙醇洗涤、离心5次后，再分散于乙醇中，得到0.5wt％胶体乙醇分散液；
3)将载玻片垂直放入胶体乙醇分散液中，在55℃下静置8h，取出载玻片后在70℃下干燥12h，得到胶体晶体；
4)将胶体晶体在120℃下进行加热预处理1.5h，得到预处理后的胶体晶体；
5)将六水合硝酸铈与柠檬酸分别以0.15mol/L乙醇及0.1mol/L乙醇加入至乙醇中，得到混合乙醇溶液；
6)将混合乙醇溶液滴浸于预处理后的胶体晶体上，为保证胶体晶体填充完全，滴浸过程持续30min，在50℃下干燥10h，再在600℃焙烧1.5h，即得到反蛋白石结构氧化铈。
实施例8：
一种反蛋白石结构氧化铈的制备的方法，具体包括如下步骤：
1)将苯乙烯、丙烯酸及水在氩气保护下混合，并以250rpm的搅拌速率搅拌0.5min，加热升温至80℃后，加入10mL 0.015g/mL的过硫酸钾水溶液，并开始反应，反应8h后，得到胶体分散液；其中苯乙烯、丙烯酸、水及过硫酸钾的质量比为9:1:100:1；
2)胶体分散液分别经水及乙醇洗涤、离心5次后，再分散于乙醇中，得到0.5wt％胶体乙醇分散液；
3)将载玻片垂直放入胶体乙醇分散液中，在50℃下静置10h，取出载玻片后在70℃下干燥10h，得到胶体晶体；
4)将胶体晶体在120℃下进行加热预处理1.5h，得到预处理后的胶体晶体；
5)将六水合硝酸铈与柠檬酸分别以0.15mol/L乙醇及0.1mol/L乙醇加入至乙醇中，得到混合乙醇溶液；
6)将混合乙醇溶液滴浸于预处理后的胶体晶体上，为保证胶体晶体填充完全，滴浸过程持续20min，在50℃下干燥10h，再在600℃焙烧1.5h，即得到反蛋白石结构氧化铈。
实施例9：
一种反蛋白石结构氧化铈的制备的方法，具体包括如下步骤：
1)将苯乙烯、丙烯酸及水在氮气混合，并以200rpm的搅拌速率搅拌1min，加热升温至70℃后，加入10mL 0.01g/mL的过硫酸钾水溶液，并开始反应，反应10h后，得到胶体分散液；其中苯乙烯、丙烯酸、水及过硫酸钾的质量比为9:1:100:1；
2)胶体分散液分别经水及乙醇洗涤、离心4次后，再分散于乙醇中，得到0.5wt％胶体乙醇分散液；
3)将载玻片垂直放入胶体乙醇分散液中，在室温下静置5天，取出载玻片后在60℃下干燥10h，得到胶体晶体；
4)将胶体晶体在100℃下进行加热预处理20min，得到预处理后的胶体晶体；
5)将六水合硝酸铈与柠檬酸分别以0.05mol/L乙醇及0.05mol/L乙醇加入至乙醇中，得到混合乙醇溶液；
6)将混合乙醇溶液滴浸于预处理后的胶体晶体上，为保证胶体晶体填充完全，滴浸过程反复进行4次，在50℃下干燥10h，再在500℃焙烧2h，即得到反蛋白石结构氧化铈。
采用上述方法制备而成的反蛋白石结构氧化铈，可用作光催化剂，用于处理染料废水，尤其可用于可见光光催化降解染料罗丹明B。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种反蛋白石结构氧化铈的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将苯乙烯、丙烯酸及水混合均匀，之后加入引发剂进行反应，得到胶体分散液；
2)胶体分散液经离心、洗涤后，再分散于乙醇中，得到胶体乙醇分散液；
3)将载玻片垂直放入胶体乙醇分散液中，静置，之后取出载玻片并干燥，得到附着于载玻片上的胶体晶体；
4)将胶体晶体进行加热预处理，得到预处理后的胶体晶体；
5)将CeO2前驱体与柠檬酸加入至乙醇中，得到混合乙醇溶液；
6)将混合乙醇溶液滴浸于预处理后的胶体晶体上，经干燥、焙烧后得到反蛋白石结构氧化铈。
2.根据权利要求1所述的一种反蛋白石结构氧化铈的制备方法，其特征在于，步骤1)中，
所述的混合过程中，搅拌速率为150-250rpm，搅拌时间为0.5-2min；
所述的反应过程中，反应温度为60-80℃，反应时间为8-12h；
所述的引发剂为过硫酸钾；
所述的苯乙烯、丙烯酸、水及过硫酸钾的质量比为(8-10):(0.5-1.5):100:(0.05-0.15)；
所述的混合及反应过程均在惰性气体保护下进行。
3.根据权利要求2所述的一种反蛋白石结构氧化铈的制备方法，其特征在于，所述的过硫酸钾以浓度为0.005-0.015g/mL的过硫酸钾水溶液的形式加入至含苯乙烯、丙烯酸及水的混合液中；
所述的惰性气体为氮气或氩气中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种反蛋白石结构氧化铈的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的胶体乙醇分散液中聚苯乙烯-丙烯酸的含量为0.3-0.7wt％。
5.根据权利要求1所述的一种反蛋白石结构氧化铈的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述的静置过程为在室温下静置4-6天或在45-55℃下静置8-12h；
所述的干燥过程中，干燥温度为55-70℃，干燥时间为8-12h。
6.根据权利要求1所述的一种反蛋白石结构氧化铈的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述的加热预处理过程中，加热温度为90-120℃，加热时间为0.5-1.5h。
7.根据权利要求1所述的一种反蛋白石结构氧化铈的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述的CeO2前驱体为六水合硝酸铈；
所述的六水合硝酸铈的加入量为0.05-0.15mol/L乙醇，所述的柠檬酸的加入量为0.05-0.15mol/L乙醇。
8.根据权利要求1所述的一种反蛋白石结构氧化铈的制备方法，其特征在于，步骤6)中，为保证胶体晶体填充完全，所述的滴浸过程反复进行2-5次并持续滴浸10-30min；
所述的干燥过程中，干燥温度为45-55℃，干燥时间为8-12h；
所述的焙烧过程中，焙烧温度为450-600℃，焙烧时间为1.5-3h。
9.一种反蛋白石结构氧化铈，其特征在于，该反蛋白石结构氧化铈采用如权利要求1至8中任一项所述的方法制备而成。
10.一种如权利要求9所述的反蛋白石结构氧化铈的应用，其特征在于，所述的反蛋白石结构氧化铈作为光催化剂，用于处理染料废水。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910921425.9A CN110590175A (zh) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | 一种反蛋白石结构氧化铈及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113145107A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-07-23 | 华东理工大学 | 一种反蛋白石结构光热催化剂CexMn1-xOy的制备方法和应用 |
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2019
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