CN111659445A - 一种可见光催化剂及其制备和在降解有机废水中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可见光催化剂及其制备和在降解有机废水中的应用，属于环境和能源技术领域。本发明通过一锅溶剂热法和高温煅烧活化简便制得ZnFe2O4/ZnIn2S4/g‑C3N4复合光催化剂；一锅法制备，大大提高了复合材料间的作用力和相容性，有效提高了半导体之间的晶格匹配度，促进了光生电子的传输和转移，从而有效抑制了光生电子和空穴的复合，辅之以磁性ZnFe2O4半导体的协同增效，有效提高了对可见光的吸收强度，大大提高了催化剂的可见光催化活性。本发明所得催化剂性质稳定，在可见光的照射下可高效降解多种有机染废水和高浓度抗生素废水，可通过外加磁场方便、低成本地回收循环使用；废水处理工艺简单、成本低廉，具有很好的工业应用前景和市场价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种可见光催化剂及其制备和在降解有机废水中的应用，属于环境和能源技术领域。
背景技术
随着现代工业的迅速发展，工业废水的排放量越来越大。在各类工业废水中，染料废水由于其色度深、COD高、以及含有大量致畸、致癌的偶氮化合物，严重危害生态环境，对人们的生活和健康带来了威胁，是一类难以处理的废水；此外，水体中抗生素残留对环境的负面影响很大，会导致细菌产生抗生素抗性，导致生态系统的扰动，以及通过饮用水或食物链危害人类健康等，抗生素废水也是一类难处理废水，尤其是高浓度抗生素废水的处理难度较大。因此，这些种类的有机难处理废水，亟需有新的绿色、高效处理技术。
光催化作为一种绿色能源技术，因处理能力强、反应条件温和、无二次污染而引起了国内外学者的广泛关注。光催化剂本质上是一种半导体材料，当吸收能量大于或等于其带隙能的光线时，价带上的电子会激发跃迁至导带，从而形成空穴电子对。这些空穴和电子，是具有很强氧化、还原能力的载流子，可以将吸附在半导体表面及周围的化学物质分解，最终矿化为H2O和CO2等无机小分子。目前，光催化领域中研究较为深入的是纳米二氧化钛基光催化剂，它们具有化学性质稳定、抗磨损、耐光腐蚀、成本低和无毒等特点，除被用于降解有机物和杀菌外，在光解水和太阳能电池的制备等方面也有广泛的应用。然而，二氧化钛的带隙能(3.2eV)过宽，其激发波长为387.5nm，属于紫外光区。而对于太阳光谱，主要能量集中于460～600nm波长范围，紫外光所占比例不足5％，因此二氧化钛对太阳光的利用效率极低；二氧化钛的光生载流子(电子和空穴)的复合几率高，导致量子效率降低，影响光催化效率；此外，处理废水时，悬浮于体系中的二氧化钛纳米颗粒容易发生团聚、失活，反应结束后回收较为困难，难以循环使用。因此，从充分利用太阳光的角度出发，制备一种易于回收循环利用、高光电转化效率的可见光催化剂在能源和环境领域均具有重要的意义。
铁酸锌(ZnFe2O4)是一种半导体(带隙能为1.9eV)，有转化可见光的潜力，对可见光敏感。然而，其价带电势较低、光电转化效率低，使其不适合直接用于光催化降解有机染料，但铁酸锌有磁性，可通过外加磁场低成本回收循环利用，且具有对可见光敏感的优势。硫化铟锌(ZnIn2S4)是一种尖晶石结构的三元金属硫化物，主要有六方相和立方相两种晶型，其中六方相ZnIn2S4为S-Zn-S-In-S-In-S堆垛而成的层状结构，在热力学上是稳定的，其禁带宽度约为2.34～2.48eV，能吸收可见光，是一种很有前景的新型可见光催化材料，近期开始引起关注。但纳米ZnIn2S4作为光催化剂在光解水产氢和光催化降解有机废水时的现存问题为：易团聚、从而大大降低催化比表面积，影响光催化效率；难以回收、易残留；电子和空穴对的复合几率高，可见光吸收强度有待进一步提高等。因此，有必要对ZnIn2S4光催化剂进行复合改性，以期得到稳定、易于回收循环利用的高性能可见光催化剂。石墨化氮化碳(g-C3N4)，因其特殊的半导体特征(禁带宽度Eg＝2.7eV)，在可见光区有吸收，且具有良好的化学稳定性，受到人们的普遍关注，其作为新型非金属光催化材料被广泛应用于有机反应、降解有机染料、光解水制氢等各类催化反应中。g-C3N4作为一种可见光催化剂，虽然具有良好的应用前景，但是由于其比表面积小，光生电子和空穴易复合，大大降低了其可见光催化活性，限制了其实际应用，通过半导体复合的方法能有效解决这一问题。
发明内容
[技术问题]
目前研究的一些可见光催化剂在使用过程中都存一些问题或短板，比如铁酸锌(ZnFe2O4)价带电势较低、光电转化效率低，使其不适合直接用于光催化降解有机染料；硫化铟锌(ZnIn2S4)作为光催化剂在光解水产氢和光催化降解有机废水时易团聚、从而大大降低催化比表面积，影响光催化效率；此外，ZnIn2S4的可见光吸收强度有待提高，光生电子和空穴的复合几率大；g-C3N4作为一种可见光催化剂由于其比表面积小，光生电子和空穴易复合，大大降低了其可见光催化活性。因此，有必要开发出一种稳定、易于回收循环利用的高性能可见光催化剂。
[技术方案]
为了解决现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂及其制备方法，通过一锅溶剂热反应和高温煅烧活化简便制得ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4复合可见光催化剂，一锅法制备，大大提高了复合材料间的作用力和相容性，g-C3N4具有与六方相ZnIn2S4相似的层状堆积本征结构，两者的复合将有效提高半导体的晶格匹配度，促进光生电子的高效传输和转移，辅之以磁性纳米ZnFe2O4半导体的协同增效，从而提高对可见光的吸收强度，有效降低光生电子和空穴的复合几率，大大提高复合催化剂的可见光催化活性，且易于低能耗回收循环使用，可高效利用可见光降解有机废水。
本发明提供了一种制备ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)制备纳米铁酸锌(ZnFe2O4)晶体；
(2)配制混合溶剂：取水、乙醇和乙二醇进行混合，得到混合溶剂；
(3)配制混合溶液：取三聚氰胺、七水硫酸锌、四水三氯化铟、氯化钠、硫代乙酰胺和步骤(1)制备的纳米铁酸锌为原料，加入到步骤(2)中的混合溶剂中，得混合溶液；其中，三聚氰胺：七水硫酸锌：四水三氯化铟：氯化钠：硫代乙酰胺：纳米铁酸锌：混合溶剂的质量比为(2～3)：(0.2～0.4)：(0.4～0.8)：(0.03～0.09)：(0.5～0.9)：1：(60～100)；
(4)将步骤(3)中得到的混合溶液进行水热反应，水热反应的条件为在130～160℃反应15～20h，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离并洗涤，得产物；
(5)将步骤(4)中所得产物进行干燥，干燥后的产物进行煅烧，以5～10℃/min的升温速率升温至450～550℃煅烧，煅烧时间为4～6h，得ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述制备纳米铁酸锌(ZnFe2O4)晶体的方法为：根据文献(Shihong Xu，Journal of Physical Chemistry C，2009，113(6)，2463-2467)，采用水热法制备。为褐色晶体，尖晶石型，XRD(2θ)：29.86°，35.28°，42.61°，56.53°，61.94°；FT-IR(KBr)：558cm-1(Zn-O)，425cm-1(Fe-O)。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中的混合溶剂按质量比计，水：乙醇：乙二醇为(10～30)：(2～10)：1。
在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中所述混合溶液搅拌1～2h后，再转入水热反应釜中进行水热反应。
在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中所述离心的条件为：转速为5000～8000r/min，离心时间为10～30min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中所述洗涤为以乙醇、水、乙醇的顺序洗涤1～3次。
在本发明的一种实施方式中，步骤(5)中所述干燥是将步骤(4)所得产物于50～80℃真空干燥箱中干燥15～24h。
在本发明的一种实施方式中，步骤(5)中所述煅烧需要通入氮气进行煅烧。
本发明提供了上述方法制备得到的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
本发明提供了上述ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂在降解有机废水中的应用。
在本发明的一种实施方式中，所述ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂在降解有机废水中的应用，包括如下步骤：
将ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂加入到有机废水样中进行反应，催化剂的加入量为：0.5～1.0g/L，同时以300W的氙灯为光源，用滤光片滤去紫外光部分，使用的光源为波长大于400nm的可见光。
在本发明的一种实施方式中，所述有机废水包括亚甲基蓝废水、甲基橙废水、罗丹明B废水、盐酸四环素废水和磺胺二甲基嘧啶废水。
[有益效果]：
(1)本发明通过一锅溶剂热反应和高温煅烧活化的方法简便地制得ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4复合光催化剂，一锅法制备能够大大提高复合材料间的作用力和相容性，g-C3N4具有与六方相ZnIn2S4相似的层状堆积本征结构，两者的复合能够有效提高半导体的晶格匹配度，促进光生电子的高效传输和转移，辅之以磁性纳米ZnFe2O4半导体的协同增效，从而提高对可见光的吸收强度，有效降低光生电子和空穴的复合几率，大大提高复合催化剂的可见光催化活性。
(2)本发明制得的复合可见光催化剂可见光催化活性高，在可见光的照射下可高效降解多种有机染料废水和高浓度抗生素废水，同时催化剂非常稳定、能够重复利用并且在废水中无残留；催化剂中磁性铁酸锌使得该催化剂可通过外加磁场方便、低成本地回收再利用；废水处理工艺简单、可以大大降低成本，是一种有工业应用前景的绿色、高效的新材料和新方法。这种ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的制备方法及其产品和应用都属于首创性的工作。
附图说明
图1为实施例3制备的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂和纳米铁酸锌，以及对比例1制备的g-C3N4和对比例2所得ZnIn2S4的XRD图谱；其中1为g-C3N4，2为纳米铁酸锌，3为ZnIn2S4，4为ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
图2为实施例6中的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂对亚甲基蓝废水和盐酸四环素废水去除效率和循环使用次数的关系图；其中1为亚甲基蓝，2为盐酸四环素。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
以下实施例中纳米铁酸锌(ZnFe2O4)晶体的制备方法如下所示：
1、制备纳米铁酸锌(ZnFe2O4)晶体方法为：根据文献(Shihong Xu，Journal ofPhysical Chemistry C，2009，113(6)，2463-2467)中的记载，采用水热法制备；所制备的产物为褐色晶体，尖晶石型，XRD(2θ)：29.86°，35.28°，42.61°，56.53°，61.94°；FT-IR(KBr)：558cm-1(Zn-O)，425cm-1(Fe-O)。
【实施例1】
1、制备ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂：
按照三聚氰胺：七水硫酸锌：四水三氯化铟：氯化钠：硫代乙酰胺：纳米铁酸锌：混合溶剂的质量比为：2：0.2：0.4：0.03：0.5：1：60，其中三聚氰胺的用量为2g，将反应原料加入混合溶剂中，得混合溶液；所述混合溶剂按质量比计组成如下：水：乙醇：乙二醇为10：2：1；将所述混合溶液于室温下搅拌1h，转入水热反应釜中，于130℃反应15h，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离(转速为5000min，离心时间为20min)，以乙醇、水、乙醇的顺序洗涤1次，得产物；将所得产物于50℃真空干燥箱中干燥15h，得干燥产物；将所述干燥产物置于管式炉中，通氮气煅烧，以5℃/min的升温速率升温至450℃煅烧，煅烧时间为4h，得ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
2、ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的应用，用于处理亚甲基蓝废水，包括如下步骤：
常温下，将本实施例制备的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂加入到100mL浓度为50mg/L的亚甲基蓝废水样中，催化剂的加入量为：0.5g/L，以300W的氙灯为光源，用滤光片滤去紫外光部分，使用的光源为波长大于400nm的可见光。用紫外可见分光光度法测量亚甲基蓝废水的吸光度随光照时间的变化，计算亚甲基蓝的去除率。亚甲基蓝的去除率按如下公式计算：去除率(％)＝(C0-Ct)/C0×100％；Ct为光照时间t时亚甲基蓝的浓度；C0为亚甲基蓝的初始浓度。
结果表明：本实施例制备的催化剂反应时间为35min时，亚甲基蓝的去除率为95.6％。
【实施例2】
1、制备ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂
按照三聚氰胺：七水硫酸锌：四水三氯化铟：氯化钠：硫代乙酰胺：纳米铁酸锌：混合溶剂的质量比为：3：0.4：0.8：0.09：0.9：1：100，其中三聚氰胺的用量为3g，将反应原料加入混合溶剂中，得混合溶液；所述混合溶剂按质量比计组成如下：水：乙醇：乙二醇为30：10：1；将所述混合溶液于室温下搅拌2h，转入水热反应釜中，于160℃反应20h，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离(转速为5000min，离心时间为20min)，以乙醇、水、乙醇的顺序洗涤3次，得产物；将所得产物于80℃真空干燥箱中干燥24h，得干燥产物；将所述干燥产物置于管式炉中，通氮气煅烧，以10℃/min的升温速率升温至550℃煅烧，煅烧时间为6h，得ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
2、ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的应用，用于处理甲基橙废水，包括如下步骤：
常温下，将本实施例制备的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂加入到100mL浓度为100mg/L的甲基橙废水样中，催化剂的加入量为1.0g/L，以300W的氙灯为光源，用滤光片滤去紫外光部分，使用的光源为波长大于400nm的可见光。用紫外可见分光光度法测量甲基橙废水的吸光度随光照时间的变化，计算甲基橙的去除率，计算方法与实施例1中计算亚甲基蓝去除率的方法相同。
结果表明：本实施例制备的催化剂反应时间为35min时，甲基橙的去除率为97.5％。
【实施例3】
1、制备ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂
按照三聚氰胺：七水硫酸锌：四水三氯化铟：氯化钠：硫代乙酰胺：纳米铁酸锌：混合溶剂的质量比为：2.5：0.3：0.6：0.06：0.7：1：80，其中三聚氰胺的量为2.5g，将反应原料加入混合溶剂中，得混合溶液；所述混合溶剂按质量比计组成如下：水：乙醇：乙二醇为20：6：1；将所述混合溶液于室温下搅拌1.5h，转入水热反应釜中，于150℃反应18h，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离(转速为5000min，离心时间为20min)，以乙醇、水、乙醇的顺序洗涤2次，得产物；将所得产物于70℃真空干燥箱中干燥20h，得干燥产物；将所述干燥产物置于管式炉中，通氮气煅烧，以7℃/min的升温速率升温至510℃煅烧，煅烧时间为5h，得ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
对本实施例制备的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂和纳米铁酸锌、以及对比例1制备的g-C3N4、对比例2中制备的ZnIn2S4进行XRD测试，XRD图谱如图1所示，其中1为g-C3N4，2为纳米铁酸锌，3为ZnIn2S4，4为ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。由图可知，本实施例中所制备的纳米铁酸锌的特征衍射峰为：29.86°，35.28°，42.61°，56.53°，61.94°，与文献吻合。由图可知，对比例2所得的ZnIn2S4为六方相(JCPDS 03-065-2023)，21.4°、27.8°和47.3°处的特征峰对应ZnIn2S4的(006)，(102)和(110)的晶面。对比例1所得g-C3N4的XRD图谱在13.1°和27.7°附近有两个清晰的衍射峰，分别对应于(100)和(002)面。对比可知，ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的XRD图谱中，ZnIn2S4、ZnFe2O4和g-C3N4的特征峰清晰可见，由于相互作用使峰发生宽化，其中g-C3N4(27.7°)和ZnIn2S4(27.8°)的两个特征峰由于紧密相邻导致部分重叠。由此可知，本实施例成功制备了ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
2、ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的应用，用于处理罗丹明B废水，包括如下步骤：
常温下，将本实施例制备的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂加入到100mL浓度为80mg/L的罗丹明B废水样中，催化剂的加入量为0.7g/L，以300W的氙灯为光源，用滤光片滤去紫外光部分，使用的光源为波长大于400nm的可见光。用紫外可见分光光度法测量罗丹明B废水的吸光度随光照时间的变化，计算罗丹明B的去除率，计算方法与实施例1中计算亚甲基蓝去除率的方法相同。
结果表明：本实施例制备的催化剂反应时间为35min时，罗丹明B的去除率为96.8％。
【实施例4】
1、制备ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂
按照三聚氰胺：七水硫酸锌：四水三氯化铟：氯化钠：硫代乙酰胺：纳米铁酸锌：混合溶剂的质量比为：2：0.4：0.4：0.05：0.9：1：70，其中三聚氰胺的量为2g，将反应原料加入混合溶剂中，得混合溶液；所述混合溶剂按质量比计组成如下：水：乙醇：乙二醇为10：10：1；将所述混合溶液于室温下搅拌1h，转入水热反应釜中，于160℃反应15h，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离(转速为5000min，离心时间为20min)，以乙醇、水、乙醇的顺序洗涤2次，得产物；将所得产物于80℃真空干燥箱中干燥15h，得干燥产物；将所述干燥产物置于管式炉中，通氮气煅烧，以10℃/min的升温速率升温至450℃煅烧，煅烧时间为6h，得ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
2、ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的应用，用于处理盐酸四环素废水，包括如下步骤：
常温下，将本实施例制备的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂加入到100mL浓度为60mg/L的盐酸四环素废水样中，催化剂的加入量为0.5g/L，以300W的氙灯为光源，用滤光片滤去紫外光部分，使用的光源为波长大于400nm的可见光。用紫外可见分光光度法测量盐酸四环素废水的吸光度随光照时间的变化，计算盐酸四环素的去除率，计算方法与实施例1中计算亚甲基蓝去除率的方法相同。
结果表明：本实施例制备的催化剂反应时间为35min时，盐酸四环素的去除率为92.3％。
【实施例5】
1、制备ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂
按照三聚氰胺：七水硫酸锌：四水三氯化铟：氯化钠：硫代乙酰胺：纳米铁酸锌：混合溶剂的质量比为：3：0.3：0.6：0.07：0.6：1：90，其中三聚氰胺的量为3g，将反应原料加入混合溶剂中，搅拌，得混合溶液；所述混合溶剂按质量比计组成如下：水：乙醇：乙二醇为30：2：1；将所述混合溶液于室温下搅拌2h，转入水热反应釜中，于130℃反应20h，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离(转速为5000min，离心时间为20min)，以乙醇、水、乙醇的顺序洗涤2次，得产物；将所得产物于50℃真空干燥箱中干燥24h，得干燥产物；将所述干燥产物置于管式炉中，通氮气煅烧，以5℃/min的升温速率升温至550℃煅烧，煅烧时间为4h，得ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
2、ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的应用，用于处理磺胺二甲基嘧啶废水，包括如下步骤：
常温下，将本实施例制备的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂加入到100mL浓度为70mg/L的磺胺二甲基嘧啶废水样中，催化剂的加入量为0.8g/L，以300W的氙灯为光源，用滤光片滤去紫外光部分，使用的光源为波长大于400nm的可见光。用紫外可见分光光度法测量磺胺二甲基嘧啶废水的吸光度随光照时间的变化，计算磺胺二甲基嘧啶的去除率，计算方法与实施例1中计算亚甲基蓝去除率的方法相同。
结果表明：本实施例制备的催化剂反应时间为35min时，磺胺二甲基嘧啶的去除率为90.5％。
【实施例6】
本实施例为实施例3所制备的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的重复应用试验，重点考察该可见光催化剂的重复使用性能及残留。
具体过程为：以80mg/L的亚甲基蓝溶液100mL和80mg/L的盐酸四环素溶液100mL作为测试液，ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的加入量为：0.8g/L，以300W的氙灯为光源，用滤光片滤去紫外光部分，使用的光源为波长大于400nm的可见光。光照35min后，外加磁场分离催化剂，利用紫外可见分光光度法测定亚甲基蓝和盐酸四环素的吸光度随光照时间的变化，分别计算亚甲基蓝和盐酸四环素的去除率，原子吸收光谱法测金属残留，测试结果见图2，其中1为亚甲基蓝，2为盐酸四环素。由图2可知：实施例3中制备的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂重复使用20次，性能基本保持不变，且20次均未检测到金属在废水样中的残留，故本发明所制备的可见光催化剂性质稳定、效率高，可方便地通过外加磁场回收循环使用，大大降低成本。
综上，本发明所制备的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂，可高效利用可见光，降解高浓度有机污染物效率高，对常见的各类难降解染料废水和高浓度抗生素废水，实施例1～5所得催化剂均可在35min内达90％以上的去除率，且性能稳定，无残留，易于回收，可循环使用。
【对比例1】
1、制备g-C3N4光催化剂
与实施例3相比，本对比例不添加七水硫酸锌、四水三氯化铟、硫代乙酰胺、和纳米铁酸锌，其他制备方法均与实施例3相同，制备出g-C3N4光催化剂。具体如下：
按照三聚氰胺：氯化钠：混合溶剂的质量比为：2.5：0.06：80，其中三聚氰胺的量为2.5g，将反应原料加入混合溶剂中，得混合溶液；所述混合溶剂按质量比计组成如下：水：乙醇：乙二醇为20：6：1；将所述混合溶液于室温下搅拌1.5h，转入水热反应釜中，于150℃反应18h，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离，依次用乙醇、水、乙醇洗涤2次，得产物；将所得产物于70℃真空干燥箱中干燥20h，得干燥产物；将所述干燥产物置于管式炉中，通氮气煅烧，以7℃/min的升温速率升温至510℃煅烧，煅烧时间为5h，得g-C3N4光催化剂。
2、g-C3N4光催化剂的应用，用于处理罗丹明B废水，处理方法以及计算罗丹明B的去除率的方法均与实施例3相同。
结果表明：本对比例制备的催化剂反应时间为35min时，罗丹明B的去除率为23.2％。
【对比例2】
1、制备ZnIn2S4光催化剂
与实施例3相比，本对比例不添加ZnFe2O4和三聚氰胺，其他制备方法均与实施例3相同，制备出ZnIn2S4光催化剂。具体如下：
按照七水硫酸锌：四水三氯化铟：氯化钠：硫代乙酰胺：混合溶剂的质量比为：0.3：0.6：0.06：0.7：80，其中七水硫酸锌的量为0.3g，将反应原料加入混合溶剂中，得混合溶液；所述混合溶剂按质量比计组成如下：水：乙醇：乙二醇为20：6：1；将所述混合溶液于室温下搅拌1.5h，转入水热反应釜中，于150℃反应18h，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离，依次用乙醇、水、乙醇洗涤2次，得产物；将所得产物于70℃真空干燥箱中干燥20h，得干燥产物；将所述干燥产物置于管式炉中，通氮气煅烧，以7℃/min的升温速率升温至510℃煅烧，煅烧时间为5h，得ZnIn2S4光催化剂。
2、ZnIn2S4光催化剂的应用，用于处理罗丹明B废水，处理方法以及计算罗丹明B的去除率的方法均与实施例3相同。
结果表明：本对比例制备的催化剂反应时间为35min时，罗丹明B的去除率为31.0％。
【对比例3】
1、制备ZnFe2O4/g-C3N4光催化剂
与实施例3相比，本对比例不添加七水硫酸锌、四水三氯化铟和硫代乙酰胺，其他制备方法均与实施例3相同，制备出ZnFe2O4/g-C3N4光催化剂。具体如下：
按照三聚氰胺：氯化钠：纳米铁酸锌：混合溶剂的质量比为：2.5：0.06：1：80，其中三聚氰胺的量为2.5g，将反应原料加入混合溶剂中，得混合溶液；所述混合溶剂按质量比计组成如下：水：乙醇：乙二醇为20：6：1；将所述混合溶液于室温下搅拌1.5h，转入水热反应釜中，于150℃反应18h，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离，依次用乙醇、水、乙醇洗涤2次，得产物；将所得产物于70℃真空干燥箱中干燥20h，得干燥产物；将所述干燥产物置于管式炉中，通氮气煅烧，以7℃/min的升温速率升温至510℃煅烧，煅烧时间为5h，得ZnFe2O4/g-C3N4可见光催化剂。
2、ZnFe2O4/g-C3N4光催化剂的应用，用于处理罗丹明B废水，处理方法以及计算罗丹明B的去除率的方法均与实施例3相同。
结果表明：本对比例制备的催化剂反应时间为35min时，罗丹明B的去除率为25.1％。
【对比例4】
1、制备ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂：
与实施例3相比，仅改变水热反应的条件，将水热反应的条件修改为：在100℃下反应10h，其他制备方法均与实施3相同，制备出ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
2、ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的应用，用于处理罗丹明B废水，处理方法以及计算罗丹明B去除率的方法均与实施例3相同。
结果表明：本实施例制备的催化剂反应时间为35min时，罗丹明B的去除率为29％。
【对比例5】
1、制备ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂：
与实施例3相比，仅改变煅烧的条件，将煅烧的条件修改为：以20℃/min的升温速率升温至600℃煅烧，煅烧时间为8h，其他制备方法均与实施3相同，制备出ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
2、ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的应用，用于处理罗丹明B废水，处理方法以及计算罗丹明B去除率的方法均与实施例3相同。
结果表明：本实施例制备的催化剂反应时间为35min时，罗丹明B的去除率为53％。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种制备ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)制备纳米铁酸锌晶体；
(2)配制混合溶剂：取水、乙醇和乙二醇进行混合，得到混合溶剂；
(3)配制混合溶液：取三聚氰胺、七水硫酸锌、四水三氯化铟、氯化钠、硫代乙酰胺和步骤(1)制备的纳米铁酸锌为原料，加入到步骤(2)中的混合溶剂中，得混合溶液；其中，三聚氰胺：七水硫酸锌：四水三氯化铟：氯化钠：硫代乙酰胺：纳米铁酸锌：混合溶剂的质量比为(2～3)：(0.2～0.4)：(0.4～0.8)：(0.03～0.09)：(0.5～0.9)：1：(60～100)；
(4)将步骤(3)中得到的混合溶液进行水热反应，水热反应的条件为在130～160℃反应15～20h，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离并洗涤，得产物；
(5)将步骤(4)中所得产物进行干燥，干燥后的产物进行煅烧，以5～10℃/min的升温速率升温至450～550℃煅烧，煅烧时间为4～6h，得ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述制备纳米铁酸锌晶体的方法为：采用水热法制备，产物为褐色晶体，尖晶石型，XRD(2θ)：29.86°，35.28°，42.61°，56.53°，61.94°；FT-IR(KBr)：558cm-1(Zn-O)，425cm-1(Fe-O)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的混合溶剂按质量比计，水：乙醇：乙二醇为(10～30)：(2～10)：1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述混合溶液搅拌1～2h，再转入水热反应釜中进行水热反应。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述离心的条件为：转速为5000～8000r/min，离心时间为10～30min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中所述煅烧为通入氮气进行煅烧。
7.根据权利要求1～6任一项所述方法制备得到的ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂。
8.权利要求7中所述ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂在降解有机废水中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂在降解有机废水中的应用包括如下步骤：
将ZnFe2O4/ZnIn2S4/g-C3N4可见光催化剂加入到有机废水样中进行反应，催化剂的加入量为：0.5～1.0g/L，同时以300W的氙灯为光源，用滤光片滤去紫外光部分，使用的光源为波长大于400nm的可见光。
10.根据权利要求8或9中所述的应用，其特征在于，所述有机废水包括亚甲基蓝废水、甲基橙废水、罗丹明B废水、盐酸四环素废水和磺胺二甲基嘧啶废水。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116851007A (zh) * | 2023-07-11 | 2023-10-10 | 山东交通学院 | 基于碳纳米管-硫化铟锌纳米片复合材料的制备与磁场辅助光催化应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104525238A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-04-22 | 江苏大学 | 一种氮化碳/硫铟锌复合纳米材料及其制备方法和用途 |
| CN106378171A (zh) * | 2016-08-17 | 2017-02-08 | 浙江工业大学 | 一种磁性ZnFe2O4/g‑C3N4复合光催化材料的制备方法 |
| CN108772095A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-09 | 中国计量大学 | 一种高效降解抗生素可见光催化复合材料的制备方法 |
| CN110354887A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-22 | 生态环境部华南环境科学研究所 | 一种用于光催化降解抗生素的可磁分离的催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110624583A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-12-31 | 沈阳化工大学 | 一种复合石墨相氮化碳异质结光催化剂的制备方法 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104525238A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-04-22 | 江苏大学 | 一种氮化碳/硫铟锌复合纳米材料及其制备方法和用途 |
| CN106378171A (zh) * | 2016-08-17 | 2017-02-08 | 浙江工业大学 | 一种磁性ZnFe2O4/g‑C3N4复合光催化材料的制备方法 |
| CN108772095A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-09 | 中国计量大学 | 一种高效降解抗生素可见光催化复合材料的制备方法 |
| CN110354887A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-22 | 生态环境部华南环境科学研究所 | 一种用于光催化降解抗生素的可磁分离的催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110624583A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-12-31 | 沈阳化工大学 | 一种复合石墨相氮化碳异质结光催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| BASKARAN PALANIVEL ET AL: "Rational design of ZnFe2O4/g-C3N4 nanocomposite for enhanced photo-Fenton reaction and supercapacitor performance", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 * |
| PENGXIANG QIU ET AL: "Enhanced visible-light photocatalytic decomposition of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid over ZnIn2S4/g-C3N4 photocatalyst", 《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116851007A (zh) * | 2023-07-11 | 2023-10-10 | 山东交通学院 | 基于碳纳米管-硫化铟锌纳米片复合材料的制备与磁场辅助光催化应用 |
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