CN110624580B - 一种二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法 - Google Patents
一种二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110624580B CN110624580B CN201911042359.4A CN201911042359A CN110624580B CN 110624580 B CN110624580 B CN 110624580B CN 201911042359 A CN201911042359 A CN 201911042359A CN 110624580 B CN110624580 B CN 110624580B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- reaction
- drying
- zno
- composite photocatalyst
- 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
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 209
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 title claims abstract description 107
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 117
- 229910009819 Ti3C2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 84
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 60
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 58
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 32
- 229910009818 Ti3AlC2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 12
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 100
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 21
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 27
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 5
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 5
- 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 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- KOMDZQSPRDYARS-UHFFFAOYSA-N cyclopenta-1,3-diene titanium Chemical compound [Ti].C1C=CC=C1.C1C=CC=C1 KOMDZQSPRDYARS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 231100000219 mutagenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/20—Carbon compounds
- B01J27/22—Carbides
-
- 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
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开一种二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将Ti3AlC2分散在HF中，在50～70℃下保温反应25～30h后，分离出反应生成的固体物质进行清洗和干燥，获得Ti3C2；在搅拌作用下，先向Zn(NO3)2溶液中加入KOH溶液形成混合溶液，再向所述混合溶液中加入Ti3C2，制得待反应液；将所述待反应液在170～190℃下水热反应10～15h后，分离出反应后的固体物质进行清洗和干燥，制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂。本发明通过水热法将ZnO负载于Ti3C2上，制成ZnO/Ti3C2复合光催化剂，有效改善了ZnO的光催化活性。
Description
技术领域
本发明涉及光催化剂技术领域，具体涉及一种二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法。
背景技术
随着人类社会的不断发展，大量的有机染料被应用到纺织、皮革、造纸等工业领域，这些有机染料往往具有致癌和致突变的特性，其废料如果处理不当而被直接排放到环境之中，将会引起严重的水体污染，对生态环境和人类健康造成不利的影响。因此，必须采取措施对有机染料废水进行有效的处理。半导体光催化技术由于能够将有机染料转变为无毒无害的无机小分子，实现有机染料的彻底降解，引起了广泛的关注。而ZnO因其具有光敏性高、稳定性好、形态可调、成本低等优点，成为最具有前途的光催化半导体材料之一。但是，ZnO的光生电子和空穴非常容易复合，从而影响了光量子效率，导致其光催化活性不高，阻碍了其在光催化领域的进一步推广应用。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法，旨在改善ZnO的光催化活性。
为实现上述目的，本发明提出一种二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将Ti3AlC2分散在HF中，在50～70℃下保温反应25～30h后，分离出反应生成的固体物质进行清洗和干燥，获得Ti3C2；
在搅拌作用下，先向Zn(NO3)2溶液中加入KOH溶液形成混合溶液，再向所述混合溶液中加入Ti3C2，制得待反应液；
将所述待反应液在170～190℃下水热反应10～15h后，分离出反应后的固体物质进行清洗和干燥，制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂。
可选地，将Ti3AlC2分散在HF中，在50～70℃下保温反应25～30h后，分离出反应生成的固体物质进行清洗和干燥，获得Ti3C2的步骤之后、将所述待反应液在170～190℃下水热反应10～15h后，分离出反应后的固体物质进行清洗和干燥，制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂的步骤之前，还包括：
对Ti3C2进行超声振动处理。
可选地，对Ti3C2进行超声处理的步骤，包括：
将Ti3C2分散在去离子水中，经过超声振动处理后，分离出Ti3C2后在35～45℃下进行干燥，获得超声处理后的Ti3C2。
可选地，将Ti3C2分散在去离子水中，经过超声振动处理后，分离出Ti3C2后在35～45℃下进行干燥，获得超声处理后的Ti3C2的步骤中：
所述超声振动处理时的超声温度为20～65℃、超声时间为4～6h。
可选地，将Ti3AlC2分散在HF中，在50～70℃下保温反应25～30h后，分离出反应生成的固体物质进行清洗和干燥，获得Ti3C2的步骤中：
所述干燥为真空干燥，干燥温度为70～85℃。
可选地，在搅拌作用下，先向Zn(NO3)2溶液中加入KOH溶液形成混合溶液，再向所述混合溶液中加入Ti3C2，制得待反应液的步骤中：
所述Zn(NO3)2溶液中Zn(NO3)2的摩尔浓度为0.5～1.5mol/L；
所述KOH溶液中KOH的摩尔浓度为2～4mol/L；
所述Zn(NO3)2溶液与所述KOH溶液的体积比为(4～6)：3。
可选地，在搅拌作用下，先向Zn(NO3)2溶液中加入KOH溶液形成混合溶液，再向所述混合溶液中加入Ti3C2，制得待反应液的步骤中：
所述Ti3C2在所述混合溶液中的添加量为(125～1250)mg/L。
可选地，将所述待反应液在170～190℃下水热反应10～15h后，分离出反应后的固体物质进行清洗和干燥，制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂的步骤中：
所述干燥时的干燥温度为30～50℃。
本发明提供的技术方案中，通过水热法将ZnO负载于Ti3C2上，制成ZnO/Ti3C2复合光催化剂，有效改善了ZnO的光催化活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法的第一实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法的第二实施例的流程示意图；
图3为Ti3AlC2、Ti3C2以及Ti3C2-U的XRD图谱；
图4至图6分别为Ti3AlC2、Ti3C2以及Ti3C2-U的SEM照片；
图7为ZnO、ZnO/Ti3C2和ZnO/Ti3C2-U的XRD图谱；
图8至图10分别为ZnO、ZnO/Ti3C2和ZnO/Ti3C2-U的SEM照片；
图11为实施例和对比例中光催化剂的光催化活性测试结果图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
ZnO(氧化锌)因其具有光敏性高、稳定性好、形态可调、成本低等优点，成为最具有前途的光催化半导体材料之一。但是，ZnO的光生电子和空穴非常容易复合，从而影响了光量子效率，导致其光催化活性不高，阻碍了其在光催化领域的进一步推广应用。
鉴于此，本发明提出一种二碳化三钛(Ti3C2)负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法，通过水热法将ZnO负载于Ti3C2上，制成ZnO/Ti3C2复合光催化剂，有效改善了ZnO的光催化活性，图1所示为本发明提供的二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法的第一实施例。请参阅图1，在本实施例中，所述二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤S10、将Ti3AlC2分散在HF中，在50～70℃下保温反应25～30h后，分离出反应生成的固体物质进行清洗和干燥，获得Ti3C2；
取一定量的Ti3AlC2浸入到HF(氢氟酸)中，然后通过机械搅拌或磁力搅拌等方式搅拌至Ti3AlC2均匀分散，再放入到电烘箱中，在50～70℃温度条件下保温反应25～30h，在此过程中，通过HF的腐蚀，使Al从Ti3AlC2中剥离出来，形成层状的Ti3C2，待反应完毕后，通过过滤或离心等方式将其中的固体物质分离出来，然后清洗并干燥至去除残留的水分等杂质，在进行干燥时，优选为真空干燥，以避免制得的Ti3C2被氧化，所述真空干燥的温度设置为70～85℃。
步骤S30、在搅拌作用下，先向Zn(NO3)2溶液中加入KOH溶液形成混合溶液，再向所述混合溶液中加入Ti3C2，制得待反应液；
将Zn(NO3)2·6H2O溶解在去离子水中，配制成Zn(NO3)2摩尔浓度为0.5～1.5mol/L的Zn(NO3)2溶液，备用；将KOH溶解在去离子水中，配制成KOH摩尔浓度为2～4mol/L的KOH溶液，备用；然后一边搅拌所述Zn(NO3)2溶液，一边向其中滴加所述KOH溶液，滴加完毕形成Zn(NO3)2溶液与KOH溶液的混合溶液，然后再向所述混合溶液中加入Ti3C2，添加完毕后继续搅拌15～25min，使所有原材料充分混合而形成待反应液。其中，所述Zn(NO3)2溶液与所述KOH溶液的体积比为(4～6)：3；所述Ti3C2在所述混合溶液中的添加量为(125～1250)mg/L。
步骤S40、将所述待反应液在170～190℃下水热反应10～15h后，分离出反应后的固体物质进行清洗和干燥，制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂。
制得所述待反应液后，将其转入到水热反应釜中，然后加热到170～190℃的温度下进行水热反应10～15h，待反应完毕后，通过过滤或离心等方式将其中的固体物质分离出来，对该固体物质进行清洗后，在温度设置为30～50℃的干燥箱进行恒温干燥至去除其中的水分等杂质，即获得ZnO/Ti3C2复合光催化剂。其中，在配制所述待反应液的过程中，首先，Zn(NO3)2·6H2O会发生水解而生成Zn(OH)2胶体；然后在随后的水热反应过程中，Zn(OH)2胶体会发生溶解而形成Zn2+和OH-，且当Zn2+和OH-的浓度达到ZnO的饱和度之后，ZnO晶核开始形成于Ti3C2的表面并逐渐生长，从而得到ZnO/Ti3C2复合光催化剂(记为ZnO/Ti3C2)。
本发明提供的技术方案中，通过水热法将ZnO负载于Ti3C2上，制成ZnO/Ti3C2复合光催化剂，相比于ZnO而言，其光催化活性得以显著提高。
进一步地，基于上述提供的二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法的第一实施例，本发明还提出二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法的第二实施例，对步骤S10制得的Ti3C2进行超声处理，然后再用于配制步骤S30中的所述待反应液。具体地，请参阅图2，在本发明提供的二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法的第二实施例中，在步骤S10之后、步骤S30之前，还包括：
步骤S20、对Ti3C2进行超声振动处理。
通过对制得的层状Ti3C2进行超声处理，减小甚至消除所述层状Ti3C2层片间的距离，再使ZnO负载于经过超声处理后的层状Ti3C2(将经过超声处理后的Ti3C2记为Ti3C2-U)上，制备成ZnO/Ti3C2复合光催化剂(记为ZnO/Ti3C2-U)，相比于未经过超声处理步骤所制得的ZnO/Ti3C2而言，ZnO/Ti3C2-U具有更高的光催化活性。
在本实施例中，对Ti3C2进行超声处理的步骤具体包括：将Ti3C2分散在去离子水中，经过超声振动处理后，通过过滤或离心等方式分离出Ti3C2，然后在35～45℃下对Ti3C2进行干燥至去除其中的水分等杂质，获得超声振动处理后的Ti3C2。其中，所述超声振动处理时的条件设置为：超声温度20～65℃(更优选为在室温下进行)、超声时间4～6h，超声频率可以设置为40KHz。
在本实施例中，采用超声振动处理Ti3C2与水热法相结合的方式，制备出的ZnO/Ti3C2-U复合催化剂与ZnO/Ti3C2复合催化剂比较，其相对于ZnO的光催化活性的提高效果更为显著。
图3所示为原料Ti3AlC2、经过HF酸蚀后制得的Ti3C2以及经过超声处理后的Ti3C2-U的XRD图谱，图4至图6分别为原料Ti3AlC2、经过HF酸蚀后制得的Ti3C2以及经过超声处理后的Ti3C2-U的SEM照片，由图3至图6的测试结果可知，原料Ti3AlC2原本呈颗粒状，其在经过HF腐蚀后形成的Ti3C2呈层片状，而该层片状的Ti3C2在经过超声振动处理后，Ti3C2层片间的距离减小甚至消失。
图7为ZnO(按照上述实施例步骤S30、S40中提供的方法制备，区别在于步骤S30中制备待反应液时不添加Ti3C2)、未经过超声处理制得的ZnO/Ti3C2和经过超声处理制得的ZnO/Ti3C2-U的XRD图谱，图8至图10分别为ZnO、ZnO/Ti3C2和ZnO/Ti3C2-U的SEM照片(其中ZnO/Ti3C2和ZnO/Ti3C2-U中，Ti3C2的添加量为：每80ml混合溶液中添加70mg)。由图7可以看出，ZnO/Ti3C2和ZnO/Ti3C2-U的衍射峰都归属于ZnO，没有发现Ti3C2和Ti3C2-U的衍射峰，这可能是因为：一方面由于Ti3C2在ZnO/Ti3C2中的含量、以及Ti3C2-U在ZnO/Ti3C2-U中的含量较少，另一方面是由于Ti3C2和Ti3C2-U衍射峰的强度与ZnO的强度相比较弱，因此不明显。而由图8至图10可以看出，ZnO自身呈六棱柱形的纳米棒，而在ZnO/Ti3C2和ZnO/Ti3C2-U中，依附于Ti3C2和Ti3C2-U表面的ZnO的颗粒尺寸明显减小，且部分颗粒的形貌呈扁平化，而Ti3C2和Ti3C2-U的形貌相对于进行水热反应之前并没有明显的变化。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)取一定量的Ti3AlC2浸入到HF中，搅拌至Ti3AlC2均匀分散，再放入到电烘箱中，在60℃温度条件下保温反应26h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，然后清洗并在80℃下真空干燥至呈粉末状，制得Ti3C2。
(2)将Zn(NO3)2·6H2O溶解在去离子水中，配制成Zn(NO3)2摩尔浓度为1mol/L的Zn(NO3)2溶液50mL，备用；将KOH溶解在去离子水中，配制成KOH摩尔浓度为3mol/L的KOH溶液，备用；然后一边搅拌Zn(NO3)2溶液，一边向其中滴加KOH溶液，滴加至混合溶液体积为80mL，然后向混合溶液中加入10mg步骤(1)制得的Ti3C2，添加完毕后继续搅拌20min，形成待反应液。
(3)将步骤(2)制得的待反应液转入到水热反应釜中，然后加热到180℃的温度下进行水热反应12h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，对该固体物质进行清洗后，在温度设置为40℃的干燥箱进行恒温干燥至呈粉末状，即制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂。
实施例2
步骤与实施例1相同，不同之处在于，步骤(2)中Ti3C2的添加质量为40mg。
实施例3
步骤与实施例1相同，不同之处在于，步骤(2)中Ti3C2的添加质量为70mg。
实施例4
步骤与实施例1相同，不同之处在于，步骤(2)中Ti3C2的添加质量为100mg。
实施例5
(1)取一定量的Ti3AlC2浸入到HF中，搅拌至Ti3AlC2均匀分散，再放入到电烘箱中，在50℃温度条件下保温反应30h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，然后清洗并在85℃下真空干燥至呈粉末状，制得Ti3C2。
(2)将Zn(NO3)2·6H2O溶解在去离子水中，配制成Zn(NO3)2摩尔浓度为0.5mol/L的Zn(NO3)2溶液50mL，备用；将KOH溶解在去离子水中，配制成KOH摩尔浓度为2mol/L的KOH溶液，备用；然后一边搅拌Zn(NO3)2溶液，一边向其中滴加KOH溶液，滴加至混合溶液体积为80mL，然后向混合溶液中加入40mg步骤(1)制得的Ti3C2，添加完毕后继续搅拌25min，形成待反应液。
(3)将步骤(2)制得的待反应液转入到水热反应釜中，然后加热到170℃的温度下进行水热反应15h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，对该固体物质进行清洗后，在温度设置为30℃的干燥箱进行恒温干燥至呈粉末状，即制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂。
实施例6
(1)取一定量的Ti3AlC2浸入到HF中，搅拌至Ti3AlC2均匀分散，再放入到电烘箱中，在70℃温度条件下保温反应25h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，然后清洗并在70℃下真空干燥至呈粉末状，制得Ti3C2。
(2)将Zn(NO3)2·6H2O溶解在去离子水中，配制成Zn(NO3)2摩尔浓度为1.5mol/L的Zn(NO3)2溶液50mL，备用；将KOH溶解在去离子水中，配制成KOH摩尔浓度为4mol/L的KOH溶液，备用；然后一边搅拌Zn(NO3)2溶液，一边向其中滴加KOH溶液，滴加至混合溶液体积为80mL，然后向混合溶液中加入70mg步骤(1)制得的Ti3C2，添加完毕后继续搅拌15min，形成待反应液。
(3)将步骤(2)制得的待反应液转入到水热反应釜中，然后加热到190℃的温度下进行水热反应15h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，对该固体物质进行清洗后，在温度设置为50℃的干燥箱进行恒温干燥至呈粉末状，即制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂。
实施例7
(1)取一定量的Ti3AlC2浸入到HF中，搅拌至Ti3AlC2均匀分散，再放入到电烘箱中，在65℃温度条件下保温反应28h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，然后清洗并在75℃下真空干燥至呈粉末状，制得Ti3C2。
(2)将Zn(NO3)2·6H2O溶解在去离子水中，配制成Zn(NO3)2摩尔浓度为1mol/L的Zn(NO3)2溶液50mL，备用；将KOH溶解在去离子水中，配制成KOH摩尔浓度为3mol/L的KOH溶液，备用；然后一边搅拌Zn(NO3)2溶液，一边向其中滴加KOH溶液，滴加至混合溶液体积为80mL，然后向混合溶液中加入100mg步骤(1)制得的Ti3C2，添加完毕后继续搅拌20min，形成待反应液。
(3)将步骤(2)制得的待反应液转入到水热反应釜中，然后加热到180℃的温度下进行水热反应13h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，对该固体物质进行清洗后，在温度设置为40℃的干燥箱进行恒温干燥至呈粉末状，即制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂。
实施例8
(1)取一定量的Ti3AlC2浸入到HF中，搅拌至Ti3AlC2均匀分散，再放入到电烘箱中，在60℃温度条件下保温反应26h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，然后清洗并在80℃下真空干燥至呈粉末状，制得Ti3C2。
(2)将步骤(1)制得的Ti3C2分散在去离子水中，在25℃、40KHz的条件下进行超声振动处理5h，超声完毕后通过离心分离出Ti3C2，然后在40℃下干燥至呈粉末状，获得超声振动处理后的Ti3C2(记为Ti3C2-U)。
(3)将Zn(NO3)2·6H2O溶解在去离子水中，配制成Zn(NO3)2摩尔浓度为1mol/L的Zn(NO3)2溶液50mL，备用；将KOH溶解在去离子水中，配制成KOH摩尔浓度为3mol/L的KOH溶液，备用；然后一边搅拌Zn(NO3)2溶液，一边向其中滴加KOH溶液，滴加至混合溶液体积为80mL，然后向混合溶液中加入10mg步骤(2)制得的Ti3C2-U，添加完毕后继续搅拌20min，形成待反应液。
(4)将步骤(3)制得的待反应液转入到水热反应釜中，然后加热到180℃的温度下进行水热反应12h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，对该固体物质进行清洗后，在温度设置为40℃的干燥箱进行恒温干燥至呈粉末状，即制得ZnO/Ti3C2-U复合光催化剂。
实施例9
步骤与实施例8相同，不同之处在于，步骤(3)中Ti3C2-U的添加质量为40mg。
实施例10
步骤与实施例8相同，不同之处在于，步骤(3)中Ti3C2-U的添加质量为70mg。
实施例11
步骤与实施例8相同，不同之处在于，步骤(3)中Ti3C2-U的添加质量为100mg。
实施例12
(1)取一定量的Ti3AlC2浸入到HF中，搅拌至Ti3AlC2均匀分散，再放入到电烘箱中，在50℃温度条件下保温反应30h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，然后清洗并在85℃下真空干燥至呈粉末状，制得Ti3C2。
(2)将步骤(1)制得的Ti3C2分散在去离子水中，在20℃、40KHz的条件下进行超声振动处理4h，超声完毕后通过离心分离出Ti3C2，然后在35℃下干燥至呈粉末状，获得超声振动处理后的Ti3C2(记为Ti3C2-U)。
(3)将Zn(NO3)2·6H2O溶解在去离子水中，配制成Zn(NO3)2摩尔浓度为0.5mol/L的Zn(NO3)2溶液50mL，备用；将KOH溶解在去离子水中，配制成KOH摩尔浓度为2mol/L的KOH溶液，备用；然后一边搅拌Zn(NO3)2溶液，一边向其中滴加KOH溶液，滴加至混合溶液体积为80mL，然后向混合溶液中加入40mg步骤(2)制得的Ti3C2-U，添加完毕后继续搅拌25min，形成待反应液。
(4)将步骤(3)制得的待反应液转入到水热反应釜中，然后加热到170℃的温度下进行水热反应15h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，对该固体物质进行清洗后，在温度设置为30℃的干燥箱进行恒温干燥至呈粉末状，即制得ZnO/Ti3C2-U复合光催化剂。
实施例13
(1)取一定量的Ti3AlC2浸入到HF中，搅拌至Ti3AlC2均匀分散，再放入到电烘箱中，在70℃温度条件下保温反应25h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，然后清洗并在70℃下真空干燥至呈粉末状，制得Ti3C2。
(2)将步骤(1)制得的Ti3C2分散在去离子水中，在40℃、40KHz的条件下进行超声振动处理6h，超声完毕后通过离心分离出Ti3C2，然后在45℃下干燥至呈粉末状，获得超声振动处理后的Ti3C2(记为Ti3C2-U)。
(3)将Zn(NO3)2·6H2O溶解在去离子水中，配制成Zn(NO3)2摩尔浓度为1.5mol/L的Zn(NO3)2溶液50mL，备用；将KOH溶解在去离子水中，配制成KOH摩尔浓度为4mol/L的KOH溶液，备用；然后一边搅拌Zn(NO3)2溶液，一边向其中滴加KOH溶液，滴加至混合溶液体积为80mL，然后向混合溶液中加入70mg步骤(2)制得的Ti3C2-U，添加完毕后继续搅拌15min，形成待反应液。
(4)将步骤(3)制得的待反应液转入到水热反应釜中，然后加热到190℃的温度下进行水热反应15h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，对该固体物质进行清洗后，在温度设置为50℃的干燥箱进行恒温干燥至呈粉末状，即制得ZnO/Ti3C2-U复合光催化剂。
实施例14
(1)取一定量的Ti3AlC2浸入到HF中，搅拌至Ti3AlC2均匀分散，再放入到电烘箱中，在65℃温度条件下保温反应28h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，然后清洗并在75℃下真空干燥至呈粉末状，制得Ti3C2。
(2)将步骤(1)制得的Ti3C2分散在去离子水中，在65℃、40KHz的条件下进行超声振动处理5h，超声完毕后通过离心分离出Ti3C2，然后在40℃下干燥至呈粉末状，获得超声振动处理后的Ti3C2(记为Ti3C2-U)。
(3)将Zn(NO3)2·6H2O溶解在去离子水中，配制成Zn(NO3)2摩尔浓度为1mol/L的Zn(NO3)2溶液50mL，备用；将KOH溶解在去离子水中，配制成KOH摩尔浓度为3mol/L的KOH溶液，备用；然后一边搅拌Zn(NO3)2溶液，一边向其中滴加KOH溶液，滴加至混合溶液体积为80mL，然后向混合溶液中加入100mg步骤(2)制得的Ti3C2-U，添加完毕后继续搅拌20min，形成待反应液。
(4)将步骤(3)制得的待反应液转入到水热反应釜中，然后加热到180℃的温度下进行水热反应13h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，对该固体物质进行清洗后，在温度设置为40℃的干燥箱进行恒温干燥至呈粉末状，即制得ZnO/Ti3C2-U复合光催化剂。
对比例1
(1)将Zn(NO3)2·6H2O溶解在去离子水中，配制成Zn(NO3)2摩尔浓度为1mol/L的Zn(NO3)2溶液50mL，备用；将KOH溶解在去离子水中，配制成KOH摩尔浓度为3mol/L的KOH溶液，备用；然后一边搅拌Zn(NO3)2溶液，一边向其中滴加KOH溶液，滴加至混合溶液体积为80mL，添加完毕后继续搅拌20min，形成待反应液。
(2)将步骤(1)制得的待反应液转入到水热反应釜中，然后加热到180℃的温度下进行水热反应12h，待反应完毕后，通过离心分离出其中的固体物质，对该固体物质进行清洗后，在温度设置为40℃的干燥箱进行恒温干燥至呈粉末状，即制得ZnO光催化剂。
以Ti3C2和Ti3C2-U的添加量作为考察变量，对上述实施例制得的ZnO/Ti3C2复合光催化剂和ZnO/Ti3C2-U复合光催化剂，以及对比例1制得的ZnO光催化剂、实施例1中步骤(1)制得的Ti3C2、实施例8步骤(2)制得的Ti3C2-U作为对比催化剂，测试其光催化活性，测试方法为：
各取光催化剂50mg，分别放入到200mL浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液中，先在黑暗条件下搅拌30min，以达到吸附/解吸附平衡，然后在紫外灯下照射60min(在光催化过程中始终对亚甲基蓝溶液进行搅拌)，照射完毕后经过离心分离出其中的粉末后，将亚甲基蓝溶液做吸光度检测，亚甲基蓝经过光催化剂降解之后的降解率如图11所示。
图11中，Blank表示空白样，Ti3C2表示经过HF酸蚀制得的Ti3C2(实施例1中步骤(1)制得)，Ti3C2-U表示经过超声振动处理后的Ti3C2(实施例8步骤(2)制得)，ZnO表示对比例1制得的ZnO光催化剂，ZT10、ZT40、ZT70和ZT100分别表示实施例1至4制得的ZnO/Ti3C2复合光催化剂，ZTU10、ZTU40、ZTU70和ZTU100分别表示实施例8至11制得的ZnO/Ti3C2-U复合光催化剂。
由图11可以看出，与ZnO相比，ZnO/Ti3C2和ZnO/Ti3C2-U的光催化活性得到明显的提高，其中ZnO/Ti3C2-U的光催化活性高于ZnO/Ti3C2，说明相比于ZnO而言，通过本发明提供的制备方法所制得ZnO/Ti3C2和ZnO/Ti3C2-U具有更高的光催化活性，且又以ZnO/Ti3C2-U的光催化活性更高。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将Ti3AlC2分散在HF中，在50～70℃下保温反应25～30h后，分离出反应生成的固体物质进行清洗和干燥，获得Ti3C2；
在搅拌作用下，先向Zn(NO3)2溶液中加入KOH溶液形成混合溶液，再向所述混合溶液中加入Ti3C2，制得待反应液；
将所述待反应液在170～190℃下水热反应10～15h后，分离出反应后的固体物质进行清洗和干燥，制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂；
将Ti3AlC2分散在HF中，在50～70℃下保温反应25～30h后，分离出反应生成的固体物质进行清洗和干燥，获得Ti3C2的步骤之后、将所述待反应液在170～190℃下水热反应10～15h后，分离出反应后的固体物质进行清洗和干燥，制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂的步骤之前，还包括：
对Ti3C2进行超声振动处理；
对Ti3C2进行超声处理的步骤，包括：
将Ti3C2分散在去离子水中，经过超声振动处理后，分离出Ti3C2后在35～45℃下进行干燥，获得超声处理后的Ti3C2；其中，所述超声振动处理时的超声温度为20～65℃、超声时间为4～6h、超声频率为40KHz。
2.如权利要求1所述的二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法，其特征在于，将Ti3AlC2分散在HF中，在50～70℃下保温反应25～30h后，分离出反应生成的固体物质进行清洗和干燥，获得Ti3C2的步骤中：
所述干燥为真空干燥，干燥温度为70～85℃。
3.如权利要求1所述的二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法，其特征在于，在搅拌作用下，先向Zn(NO3)2溶液中加入KOH溶液形成混合溶液，再向所述混合溶液中加入Ti3C2，制得待反应液的步骤中：
所述Zn(NO3)2溶液中Zn(NO3)2的摩尔浓度为0.5～1.5mol/L；
所述KOH溶液中KOH的摩尔浓度为2～4mol/L；
所述Zn(NO3)2溶液与所述KOH溶液的体积比为(4～6)：3。
4.如权利要求1所述的二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法，其特征在于，在搅拌作用下，先向Zn(NO3)2溶液中加入KOH溶液形成混合溶液，再向所述混合溶液中加入Ti3C2，制得待反应液的步骤中：
所述Ti3C2在所述混合溶液中的添加量为(125～1250)mg/L。
5.如权利要求1所述的二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法，其特征在于，将所述待反应液在170～190℃下水热反应10～15h后，分离出反应后的固体物质进行清洗和干燥，制得ZnO/Ti3C2复合光催化剂的步骤中：
所述干燥时的干燥温度为30～50℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911042359.4A CN110624580B (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911042359.4A CN110624580B (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110624580A CN110624580A (zh) | 2019-12-31 |
| CN110624580B true CN110624580B (zh) | 2022-07-19 |
Family
ID=68976762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911042359.4A Active CN110624580B (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110624580B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113441159B (zh) * | 2021-07-30 | 2023-06-16 | 陕西科技大学 | 一种镍/碳化钛光热催化材料及其制备方法和应用 |
| CN114904541A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-16 | 华侨大学 | 一种CdSe量子点/三维层状Ti3C2复合光催化剂的制备方法 |
| CN117884152A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-04-16 | 长沙理工大学 | 一种ZnO纳米复合光催化材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106277028A (zh) * | 2016-07-26 | 2017-01-04 | 陕西科技大学 | 一种氧化锌/二维层状碳化钛复合材料的水热制备法 |
-
2019
- 2019-10-29 CN CN201911042359.4A patent/CN110624580B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106277028A (zh) * | 2016-07-26 | 2017-01-04 | 陕西科技大学 | 一种氧化锌/二维层状碳化钛复合材料的水热制备法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "一步水热法制备TiO2/Ti3C2纳米复合材料及其光催化性能";朱建峰等;《陕西科技大学学报》;20190228;第96页的实验部分 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110624580A (zh) | 2019-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110624580B (zh) | 一种二碳化三钛负载氧化锌的复合光催化剂的制备方法 | |
| CN1080244C (zh) | 碱式碳酸钴(ⅱ)聚结物及其制法和用途 | |
| CN112206817A (zh) | 光酶集成催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114522672A (zh) | 一种用于抗生素吸附的生物质功能材料及其制备方法 | |
| CN113842937A (zh) | 超薄富氮石墨相氮化碳纳米片负载的气凝胶可见光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108793312B (zh) | 利用氮化碳/氮掺中空介孔碳/三氧化二铋三元z型光催化剂催化去除抗生素的方法 | |
| KR102501792B1 (ko) | 표면 개질 처리된 공기청정기 필터용 활성탄 제조 방법 | |
| CN111644154A (zh) | 一种除磷材料及其制备方法与应用 | |
| CN107051480A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| CN108654584A (zh) | 一种羟基酮脱色用活性炭的再生方法 | |
| CN113772736B (zh) | 一种复合金属氧化物及其制备方法和用途、除碘方法 | |
| CN107159198A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| CN108311135A (zh) | 一种用于重金属废水治理的钼酸铋光催化剂及制备方法 | |
| CN116715392A (zh) | 一种结合超声的染料废水处理工艺 | |
| TWM566208U (zh) | Hydrogen peroxide-containing wastewater treatment system and applied enzyme carrier | |
| CN117643873A (zh) | 一种漂浮型压电光催化复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN115404225A (zh) | 一种氮掺杂二氧化钛和碳化钛共修饰pvdf膜固定化漆酶及其方法和应用 | |
| CN109894141A (zh) | 一种基于有机废水处理的Fe2O3SBA-15介孔分子筛催化剂及制作工艺 | |
| CN107008379A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| CN107096544A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| CN107008358A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| CN118002182A (zh) | 一种掺氮碳材料负载的钴锰氧化物材料的制备方法及应用 | |
| CN115178287A (zh) | 掺氮花状钴锰复合氧化物的制备方法以及降解抗生素废水的方法 | |
| CN116371365A (zh) | 一种磁性沸石的制备及应用 | |
| CN107008371A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 |
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 |