CN111330564A - 一种可见光催化剂及其绿色合成方法和应用 - Google Patents
一种可见光催化剂及其绿色合成方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111330564A CN111330564A CN202010169588.9A CN202010169588A CN111330564A CN 111330564 A CN111330564 A CN 111330564A CN 202010169588 A CN202010169588 A CN 202010169588A CN 111330564 A CN111330564 A CN 111330564A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- visible light
- ball milling
- catalyst
- synthesis method
- carrying
- 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.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 claims abstract description 24
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 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 abstract description 24
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 claims abstract description 24
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 claims abstract description 24
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 claims abstract description 24
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 claims abstract description 24
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 claims abstract description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 15
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000713 high-energy ball milling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 7
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 claims description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 21
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 6
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 57
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 40
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 18
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 12
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 12
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 11
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 11
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 9
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 9
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 8
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000875 high-speed ball milling Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 3
- CVAVMIODJQHEEH-UHFFFAOYSA-O rhodamine B(1+) Chemical compound C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O CVAVMIODJQHEEH-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 2
- BULVZWIRKLYCBC-UHFFFAOYSA-N phorate Chemical compound CCOP(=S)(OCC)SCSCC BULVZWIRKLYCBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052599 brucite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 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
- 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
-
- 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
- B01J23/007—Mixed salts
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0027—Powdering
- B01J37/0036—Grinding
-
- 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
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- 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
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
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
本发明属于环境水处理领域,公开了一种可见光催化剂及其绿色合成方法,包括以下步骤:(1)将氧化锌、氧化铝、二氧化钛混合;然后经高能球磨处理,得初产品;(2)洗涤,固液分离,干燥,过筛后得复合类水滑石材料即可见光催化剂。本发明制备方法操作简单便捷,制备过程中所需能耗低且不产生废水,可实现大规模应用。该催化剂用于在可见光下降解抗生素或有机染料,光催化反应可以在低能量的LED(30W)光源条件下直接投加光催化剂进去搅拌反应,具有良好的降解四环素和罗丹明B的效果。整个处理工艺过程操作简便,成本低廉且效率明显。
Description
技术领域
本发明属于环境水处理领域,涉及一种可见光催化剂及其绿色合成方法和应用。
背景技术
伴随着各种新兴产业的崛起,人们在享受着经济繁荣所带来的各种好处时,各种日益严重的污染问题也成为人们亟待解决的难题。其中各种含有高浓度有机污染物的生活污水和工商业废水的大量排放所导致的全球性水污染问题更是受到了当下世界各国的广泛关注。
光催化反应是高级绿色氧化技术,它节能环保、操作简便、性能稳定、反应条件温和,在降解污水有机污染物上表现出色。水滑石性能十分稳定,它层板间的阳离子在与层间阴离子通过静电吸引的同时,层间水分子或层板羟基也能以氢键的方式结合。水滑石组成与结构的可调控性是使它可成为优异复合光催化剂的基础。
但传统的光催化反应效果往往会受到光源光强、溶液的酸碱度和半导体光催化剂的能带结构等方面的影响。且虽然水滑石本身具有一定的催化能力,但其作为光催化剂参与光催化反应,往往会在其内部出现光生载流子复合较快,层间结构容易堆积聚集等情况,所以在仅靠水滑石充当光催化剂的条件下,光催化反应需求无法得到满足,故需要一种合适的方法来提高水滑石的催化性能。
发明内容
本发明的目的在于考虑解决上述问题而提供一种合成复合类水滑石材料的方法,本发明利用三种无毒无害的氧化物作为原材料,其来源广泛,廉价易得,制备方法简单便捷且绿色环保,可推广应用。
本发明的另一目的在于提供一种以复合类水滑石材料作为可见光催化剂的光催化处理废水的方法。本发明处理废水的方法仅需要低能量的LED(30W)光源条件,可以有限地吸附降解有机染料和抗生素。静置可实现固液分离,通过排出上清液回收所利用的光催化剂,且具有较好的二次回收利用率。整个废水处理工艺过程操作简便,成本低廉且效率明显。
本发明目的通过以下技术方案实现:
一种可见光催化剂的绿色合成方法,包括以下步骤:
(1)将氧化锌、氧化铝、二氧化钛混合;然后经高能球磨处理,得初产品;
(2)洗涤,固液分离,干燥,过筛后得ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料,即可见光催化剂。
优选地,步骤(1)所述中混合原料中Zn、Al、Ti三者摩尔比为2:1:2~1:1:1。混合原料均在市面上购买所得。
优选地,步骤(1)的原料中还添加了氧化石墨烯分散液(浓度是5~15mg/ml),所述氧化石墨烯的添加质量为混合原料总质量的0.1%~1%。
优选地,步骤(1)所述中高能球磨处理的条件为:49±5:1,球磨时间为5~6h,球磨速度为450~900r/min。
优选地,步骤(2)所述中离心速度为400~1000r/min,离心时间为5~10min,干燥时间为24~48h,所述过筛的筛网目数为100~200。
1)所述的可见光催化剂在可见光下降解抗生素或有机染料中的应用,具体包括以下步骤:向含抗生素或有机染料的溶液中加入可见光催化剂;投加低能量的LED灯作为光源,在搅拌条件下进行光催化反应后静置,固液分离得上清液。取上清液,于原子吸收分光光度计测定溶液中未被降解有机染料或抗生素浓度,计算处理量。
优选地,所述抗生素为四环素,有机染料为罗丹明B,溶液浓度为5~10mg/L。
优选地,所述可见光催化剂的添加量为0.4~0.5g/L。
优选地,所述LED灯瓦数为30~100W,光反应时间为90~180min。
本发明的机理为:本发明采用高能球磨法,合成可见光催化剂。其机理主要为在球磨的过程中,上述混合原料与球料高速摩擦,高速摩擦中产生的机械能会积蓄在上述混合原料微粒结构中,使其处于一种高能状态。在这种高能状态下,氧化物原有的化学键会发生断裂,物质间可以形成新键,且打破TiO2等氧化物原有的晶型结构,最后形成稳定的类似层状水镁石的晶型结构。
可见光光催化反应的机理为:在高能球磨过程中,半导体光催化剂材料内部可以形成粒子缺陷能级,从而拓宽了材料的光响应范围,所以材料能吸收可见光作为能量,在其内部形成光生电子对,随后光生电子对光催化剂材料内部发生迁移,并迁移至材料表面,从而与被吸附在材料表面的污染物质相结合,物质间发生氧化或还原反应,从而达到降解目标污染物的目的。
相对于现有技术,本发明具有如下的优点及有益效果:
(1)本发明中使用的原材料(氧化铝、氧化锌和二氧化钛)来源众多,且廉价易得。本发明制备方法简单,无需额外满足压力和温度的要求,也不需要精确的pH控制,从而可以避免大量的能量消耗。且无废水产生,也不会造成二次污染。固液分离后,通过排出上清液回收所利用的光催化剂,且可以二次回收利用。
(2)本发明催化剂适应性强,无需利用高能量的紫外灯、Xe灯或钨灯,只需以可见光或低能量的LED灯(30W)作为光能,就可以满足光催化反应发生所需的能量要求。
(3)本发明的复合类水滑石材料即可见光催化剂可以增加水滑石材料表面的活性位点,在材料内部形成更稳定的晶层结构,降低光生电子对的复合速度,拓宽水滑石的光响应范围,从而能用于光催化反应中。本发明在催化降解有机染料和抗生素的过程中,只需加入少量的可见光催化剂,可见光催化剂与母液含量比值为0.4~0.5g/L。
(4)本发明所涉及的复合类水滑石材料即可见光催化剂在光催化反应完成后,四环素可被降解至为原背景母液浓度的0.07倍,且罗丹明B可被降解至为原背景母液浓度的0.22倍,降解效果明显。
附图说明
图1为实施例1,实施例2和实施例3制得的复合类水滑石材料的XRD谱图,其中(1)对应实施例1制得的ZnAlTi-复合类水滑石材料(2)对应实施例2制得的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料,(3)对应实施例3制得的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料。
图2为本发明制备复合类水滑石材料的流程图。
具体实施方式
实施例1:制备ZnAlTi-复合类水滑石材料
将氧化锌、氧化铝、二氧化钛加入球磨罐中,使Zn:Al:Ti摩尔比为2:1:2;加入球磨珠,使球磨珠子与原材料质量比为49:1,高速球磨5h后得初产品;洗涤初产品,离心,干燥,过筛后得ZnAlTi-复合类水滑石材料。
制得的ZnAlTi-复合类水滑石材料光催化降解四环素,包括以下步骤:
取200mL初始浓度为10mg/L的四环素背景原液,加入制得实施例1的ZnAlTi-复合类水滑石材料,该材料的用量为0.4g/L,并调节溶液pH值至7.0。在30W的LED灯光源下,磁力搅拌180min,先暗反应30min,随后光催化反应150min。后静置使固液分离,取上清液过(0.22微米)滤头,于原子吸收分光光度计测定溶液中所剩余的四环素浓度,降解效果如表1所示:
表1光催化前后四环素浓度的对比数据
从表1中可以看出,光催化反应时间越长,四环素浓度越低,Ct/C0也越小,当反应时间为180min时,Ct/C0最小,为0.10,处理效果为本实例中最佳。
制得的ZnAlTi-复合类水滑石材料光催化降解罗丹明B,包括以下步骤:
取200mL初始浓度为5mg/L的罗丹明B背景原液,加入制得实施例1的ZnAlTi-复合类水滑石材料,该材料的用量为0.5g/L,并调节溶液pH值至7.0。在30W的LED灯光源下,磁力搅拌90min,先暗反应30min,随后光催化反应60min。后静置使固液分离,取上清液过(0.22微米)滤头,于原子吸收分光光度计测定溶液中所剩余的罗丹明B浓度,降解效果如表2所示:
表2光催化前后罗丹明B浓度的对比数据
从表2中可以看出,光催化反应时间越长,罗丹明B浓度越低,Ct/C0也越小,当反应时间为90min时,Ct/C0最小,为0.45,处理效果为本实例中最佳。
实施例2:制备ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料
将氧化锌、氧化铝、二氧化钛加入球磨罐中,使Zn:Al:Ti摩尔比为2:1:2;取1.25mL浓度为10mg/L的氧化石墨烯分散液(Graphene oxide,GO),并加入至球磨罐中;加入球磨珠,使球磨珠子与上述三者混合原料质量比为49:1,高速球磨5h后得初产品;洗涤初产品,离心,干燥,过筛后得ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料。
制得的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料光催化降解四环素,包括以下步骤:
取200mL初始浓度为10mg/L的四环素背景原液,加入制得实施例2的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料,该材料的用量为0.4g/L,并调节溶液pH值至7.0。在30W的LED灯光源下,磁力搅拌180min,先暗反应30min,随后光催化反应150min。后静置使固液分离,取上清液过(0.22微米)滤头,于原子吸收分光光度计测定溶液中所剩余的四环素浓度,降解效果如表3所示:
表3光催化前后四环素浓度的对比数据
从表3中可以看出,光催化反应时间越长,四环素浓度越低,Ct/C0也越小,当反应时间为180min时,Ct/C0最小,为0.07,处理效果为本实例中最佳。
制得的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料光催化降解罗丹明B,包括以下步骤:
取200mL初始浓度为5mg/L的罗丹明B背景原液,加入制得实施例2的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料,该材料的用量为0.5g/L,并调节溶液pH值至7.0。在30W的LED灯光源下,磁力搅拌90min,先暗反应30min,随后光催化反应60min。后静置使固液分离,取上清液过(0.22微米)滤头,于原子吸收分光光度计测定溶液中所剩余的罗丹明B浓度,降解效果如表4所示:
表4光催化前后罗丹明B浓度的对比数据
从表4可以看出光催化反应时间越长,罗丹明B浓度越低,Ct/C0也越小,当反应时间为90min时,Ct/C0最小,为0.57,处理效果为本实例中最佳。
实施例3:制备ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料
将氧化锌、氧化铝、二氧化钛加入球磨罐中,使Zn:Al:Ti摩尔比为2:1:2;取2.5mL浓度为10mg/L的氧化石墨烯分散液(Graphene oxide,GO),并加入至球磨罐中;加入球磨珠,使球磨珠子与上述三者混合原料质量比为49:1,高速球磨5h后得初产品;洗涤初产品,离心,干燥,过筛后得ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料。
制得的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料光催化降解罗丹明B,包括以下步骤:
取200mL初始浓度为5mg/L的罗丹明B背景原液,加入制得实施例3的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料,该材料的用量为0.5g/L,并调节溶液pH值至7.0。在30W的LED灯光源下,磁力搅拌90min,先暗反应30min,随后光催化反应60min。后静置使固液分离,取上清液过(0.22微米)滤头,于原子吸收分光光度计测定溶液中所剩余的罗丹明B浓度,降解效果如表5所示:
表5光催化前后罗丹明B浓度的对比数据
从表5可以看出光催化反应时间越长,罗丹明B浓度越低,Ct/C0也越小,当反应时间为90min时,Ct/C0最小,为0.22,处理效果为本实例中最佳。
制得的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料光催化降解四环素,包括以下步骤:
取200mL初始浓度为10mg/L的四环素背景原液,加入制得实施例3的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料,该材料的用量为0.4g/L,并调节溶液pH值至7.0。在30W的LED灯光源下,磁力搅拌180min,先暗反应30min,随后光催化反应150min。后静置使固液分离,取上清液过(0.22微米)滤头,于原子吸收分光光度计测定溶液中所剩余的四环素浓度,降解效果如表6所示:
表6光催化前后四环素浓度的对比数据
从表6可以看出光催化反应时间越长,四环素浓度越低,Ct/C0也越小,当反应时间为180min时,Ct/C0最小,为0.17,处理效果为本实例中最佳。
实施例4:原料二氧化钛(TiO2)光催化降解四环素或罗丹明B
包括如下步骤:取200mL初始浓度为10mg/L的四环素背景原液,加入原料二氧化钛,该材料的用量为0.4g/L,并调节溶液pH值至7.0。在30W的LED灯光源下,磁力搅拌180min,先暗反应30min,随后光催化反应150min。后静置使固液分离,取上清液过(0.22微米)滤头,于原子吸收分光光度计测定溶液中所剩余的四环素浓度,降解效果如表7所示:
表7光催化前后四环素浓度的对比数据
从表7可以看出在180min的光催化反应时间内,四环素浓度虽然有降低,但Ct/C0的数值存在很大的波动,且降解效果也远远不如实施例1,实施例2和实施例3所制的复合类水滑石材料。
包括如下步骤:取200mL初始浓度为5mg/L的罗丹明B背景原液,加入原料二氧化钛,该材料的用量为0.5g/L,并调节溶液pH值至7.0。在30W的LED灯光源下,磁力搅拌90min,先暗反应30min,随后光催化反应60min。后静置使固液分离,取上清液过(0.22微米)滤头,于原子吸收分光光度计测定溶液中所剩余的罗丹明B浓度,降解效果如表8所示:
表8光催化前后罗丹明B浓度的对比数据
从表8可以看出在90min的光催化反应时间内,罗丹明B浓度没有出现明显的降低,Ct/C0也基本维持在同一范围,且降解效果远远不如实施例1,实施例2和实施例3所制的复合类水滑石材料。
材料表征结果:
图1为实施例1,实施例2和实施例3制得的复合类水滑石材料的XRD谱图,其中(1)对应实施例1制得的ZnAlTi-复合类水滑石材料,其中(2)对应实施例2制得的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料,(3)对应于实施例3制得的ZnAlTi/氧化石墨烯复合类水滑石材料。从图1可以明显看出上述三者所得的复合类水滑石材料出现了衍射强度较大的(003)面,(006)面和(015)面,分别对应与2θ=11.6°,23.3°和39.1°,这是ZnAlTi复合类水滑石物质所具有的特征衍射峰。此外出现在(110)和(113)面的2个强度较弱的特征衍射峰,也进一步证明了本发明所制得的复合类水滑石材料已经具有较良好的对称晶型结构。
上述实施例为本发明较优的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可见光催化剂的绿色合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将氧化锌、氧化铝、二氧化钛混合;然后经高能球磨处理,得初产品;
(2)洗涤,固液分离,干燥,过筛后得可见光催化剂。
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,步骤(1)的原料中还添加了氧化石墨烯分散液,所述氧化石墨烯的添加质量为混合原料总质量的0.1%~1%。
3.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于,步骤(1)所述中混合原料中Zn、Al、Ti三者摩尔比为2:1:2~1:1:1。
4.根据权利要求3所述的合成方法,其特征在于,步骤(1)所述中高能球磨处理的条件为:49±5:1,球磨时间为5~6h,球磨速度为450~900r/min。
5.根据权利要求4所述的合成方法,其特征在于,步骤(2)所述干燥时间为24~48h,所述过筛的筛网目数为100~200。
6.权利要求1~5任一项所述方法制得的可见光催化剂。
7.权利要求6所述的可见光催化剂在可见光下降解抗生素或有机染料中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,包括以下步骤:向含抗生素或有机染料的溶液中加入可见光催化剂;投加低能量的LED灯作为光源,在搅拌条件下进行光催化反应后静置,固液分离得上清液。
9.根据权利要求8所述应用,其特征在于,所述抗生素为四环素,有机染料为罗丹明B,溶液浓度为5~10mg/L;所述可见光催化剂的添加量为0.4~0.5g/L。
10.根据权利要求8或9所述应用,其特征在于,所述LED灯瓦数为30~100W,光反应时间为90~180min。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010169588.9A CN111330564B (zh) | 2020-03-12 | 2020-03-12 | 一种可见光催化剂及其绿色合成方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010169588.9A CN111330564B (zh) | 2020-03-12 | 2020-03-12 | 一种可见光催化剂及其绿色合成方法和应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111330564A true CN111330564A (zh) | 2020-06-26 |
CN111330564B CN111330564B (zh) | 2023-06-16 |
Family
ID=71174399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010169588.9A Active CN111330564B (zh) | 2020-03-12 | 2020-03-12 | 一种可见光催化剂及其绿色合成方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111330564B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112121782A (zh) * | 2020-10-22 | 2020-12-25 | 四川航天系统工程研究所 | 太空密闭环境中去除气体有机污染物的光催化剂及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1491188A (zh) * | 2001-02-09 | 2004-04-21 | ŵ�����˹ɷ�����˾ | 掺杂的阴离子粘土 |
CN1537807A (zh) * | 2003-10-23 | 2004-10-20 | 浙江大学 | 一种制备双金属氧化物和水滑石的方法 |
CN109569561A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-05 | 华南农业大学 | 一种石墨烯/ZnAlTi类水滑石复合材料及其制备方法和应用 |
-
2020
- 2020-03-12 CN CN202010169588.9A patent/CN111330564B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1491188A (zh) * | 2001-02-09 | 2004-04-21 | ŵ�����˹ɷ�����˾ | 掺杂的阴离子粘土 |
CN1537807A (zh) * | 2003-10-23 | 2004-10-20 | 浙江大学 | 一种制备双金属氧化物和水滑石的方法 |
CN109569561A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-05 | 华南农业大学 | 一种石墨烯/ZnAlTi类水滑石复合材料及其制备方法和应用 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112121782A (zh) * | 2020-10-22 | 2020-12-25 | 四川航天系统工程研究所 | 太空密闭环境中去除气体有机污染物的光催化剂及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111330564B (zh) | 2023-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Guo et al. | 2D/2D Z-scheme heterojunction of CuInS2/g-C3N4 for enhanced visible-light-driven photocatalytic activity towards the degradation of tetracycline | |
CN108686656B (zh) | 一种α-Fe2O3/煤矸石复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN112156803B (zh) | 光催化复合材料及其制备方法和应用 | |
Jabbar et al. | Highly efficient visible-light-driven photocatalytic degradation of organic pollutants by using magnetically separable supported heterogeneous nanocomposites (SiO2/Fe3O4/Ag2WO4) | |
CN104959141A (zh) | 一种负载Cu/Cu2O光催化剂的还原氧化石墨烯/无定形碳复合材料及其制备方法和应用 | |
Chen et al. | A high-performance composite CDs@ Cu-HQCA/TiO2 flower photocatalyst: Synergy of complex-sensitization, TiO2-morphology control and carbon dot-surface modification | |
Liang et al. | Photocatalytic degradation of nonylphenol ethoxylate and its degradation mechanism | |
Hu et al. | Facile synthesis of Z-scheme Bi2O3/Bi2WO6 composite for highly effective visible-light-driven photocatalytic degradation of nitrobenzene | |
Touati et al. | Photocatalytic degradation of sulfur black dye over Ce-TiO 2 under UV irradiation: removal efficiency and identification of degraded species | |
Sun et al. | Fabrication of a magnetic ternary ZnFe 2 O 4/TiO 2/RGO Z-scheme system with efficient photocatalytic activity and easy recyclability | |
Wang et al. | Preparation of g-C3N4/diatomite composite with improved visible light photocatalytic activity | |
Sui et al. | Modification of hollow BiOCl/TiO2 nanotubes with phosphoric acid to enhance their photocatalytic performance | |
Zhang et al. | Core-shell structured ZnO homojunction for enhanced photocatalysis | |
CN111330564A (zh) | 一种可见光催化剂及其绿色合成方法和应用 | |
CN113181943B (zh) | 一种MnO2复合g-C3N4材料及其制备方法和应用 | |
CN111905797B (zh) | 一种羟基氟化铜/氮化碳复合催化剂及其制备方法和应用 | |
CN104368369B (zh) | 一种磷酸银-硫化镉复合可见光光催化剂的制备方法 | |
Liu et al. | Constructing a novel type-Ⅱ ZnO/BiOCOOH heterojunction microspheres for the degradation of tetracycline and bacterial inactivation | |
Cheng et al. | Facile synthesis of nano CeO2/sepiolite composite as visible-light-driven photocatalyst for rapid tetracycline removal | |
CN111203245B (zh) | 一种高效降解环丙沙星的复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN108435186B (zh) | 一种α-Fe2O3-ZnO/煤矸石复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN113976147B (zh) | 一种Bi/Bi4O5Br2光催化剂、制备方法及其应用 | |
Hariani et al. | Synthesis of NiFe2O4/SiO2/NiO Magnetic and Application for the Photocatalytic Degradation of Methyl orange dye under UV irradiation | |
CN109046437B (zh) | 一种可全天使用的光催化剂及其制备方法与应用 | |
Wang et al. | Construction of Z-scheme ZnO/g-C3N4 photocatalytic systems for degradation of dyeing wastewater |
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 |