CN115106077B - 基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备及应用，包括：将Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺分散在水中，搅拌后，将单层氧化石墨烯溶液和六水合氯化铒加入，得到混合溶液；将混合溶液加入高压反应釜中，在140～160℃下反应；得到的样品用乙醇洗涤和离心后，干燥；将干燥后的样品在700～900℃下退火，得到基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片。本发明通过镧系元素Er的掺杂，成功制备了基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片。将合成的Er掺杂的ZnO纳米片用于光催化处理含铀废水，在短时间内可以实现对铀的去除。在pH、干扰离子、多次循环等条件下的实验结果表明，铒掺杂氧化锌纳米片具有良好重复性和抗干扰性。
Description
技术领域
本发明涉及放射性废水处理领域，具体涉及一种基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备及应用。
背景技术
目前，核能在能源结构中发挥了重要作用。铀作为核燃料的主要成分，也是放射性废水中的主要污染元素。重要的是，U(VI)具有长效放射性，并且能随地下水迁移，导致土壤和水体受到污染，从而影响动植物的健康。因此，如何经济高效地从放射性废水中分离提取可溶性铀是一个热门的研究课题。光催化法是一种新型的绿色方法，该方法具有安全、经济、无二次污染等优点。在此背景下，大量半导体如ZnO、MoS2、TiO2、g-C3N4已被报道用于光催化还原铀。光催化法去除放射性废液中U(IV)的主要机理是光催化剂在光照条件下激发产生的电子将可溶的U(VI)还原为不溶的U(IV)并且沉淀下来，从而实现对放射性废水中铀元素的高效去除。
然而，目前报道的大多数光催化剂虽然对U(VI)的去除性能都很好，但至少需要1h才能达到较高的去除效率。快速反应动力学意味着光催化剂在核反应堆事故应急废水处理、流动核废水处理等领域具有广阔的应用前景。此外，快速的反应速度也有助于降低能源消耗和人工成本。因此，通过改性将半导体光催化反应速度提升至满足工业要求是半导体光催化剂工业应用的一大门槛。
目前光催化方面主要研究的金属氧化物有TiO2，ZnO，MoO2，Fe2O3等，其中，ZnO、TiO2光催化剂具有反应温和、无二次污染、可循环利用等优势，是最具开发前途的绿色环保型催化剂。然而ZnO、TiO2存在着空间电荷分离率低、光生载流子复合快、可见光吸收能力弱，以及表观量子效率低等问题，导致其光催化还原铀反应不彻底并且速度慢，这些缺陷严重限制了金属氧化物半导体在铀提取领域的应用。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺分散在水中，搅拌后，将单层氧化石墨烯溶液和六水合氯化铒加入，得到混合溶液；
步骤二、将混合溶液加入高压反应釜中，在140～160℃下反应；得到的样品用乙醇洗涤和离心后，干燥；
步骤三、将干燥后的样品在700～900℃下退火，得到基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片。
优选的是，所述步骤一中，Zn(NO3)2·6H2O与六亚甲基四胺的质量比为：1.5～2.5:1；所述Zn(NO3)2·6H2O与水的质量体积比为1g:10～15mL。
优选的是，所述步骤一中，所述单层氧化石墨烯溶液的配制方法为：每30mL去离子水中加入0.02g单层氧化石墨烯；所述Zn(NO3)2·6H2O与单层氧化石墨烯溶液中的单层氧化石墨烯的质量比为180～200:1。
优选的是，所述步骤一中，Zn(NO3)2·6H2O与六水合氯化铒的摩尔比为15～55:1。
优选的是，将得到的混合溶液进行密封加压超声处理；加压超声处理采用为梯度超声处理，其过程为：每超声反应5min后停止超声1min，依次循环，梯度超声处理总时间为60～90min，频率为5～8MHz，压力为15～25MPa，温度为40～60℃。
优选的是，所述步骤二中，在140～160℃下反应的时间为24h；所述步骤三中，退火的时间为2h。
优选的是，所述步骤二中，将干燥后的样品再次加入高压反应釜中，然后加入无水乙醇，密封，将密封好的反应釜加热至240～250℃，并控制反应釜中的压力为8～10MPa，保温保压10～15min，自然冷却，取出样品，干燥；所述干燥后的样品和无水乙醇的质量比为1:10。
优选的是，将得到的基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片使用60Coγ射线辐照光催化剂后进行光催化测试，辐照剂量从50kGy到500kGy。
本发明还提供一种如上所述的制备方法制备基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片在电极材料中的应用，将3mg铒掺杂氧化锌纳米片、9mg炭黑、30μL 0.5wt％的Nafion溶液和4mL乙醇混合，超声处理1小时后得到碳基催化剂油墨，将碳基催化剂油墨均匀地刷在1×2cm的碳纸上，干燥，得到工作电极；以Pt片为对电极，Ag/AgCl为参比电极，在电化学工作站上进行电化学性能测试。
本发明还提供一种如上所述的制备方法制备基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片在放射性废水处理中的应用，取铒掺杂氧化锌纳米片加入含铀放射性废水中，在黑暗条件下，搅拌含铀放射性废水30min，然后在氙灯模拟太阳光条件下，进行光催化反应，实现含铀放射性废水中六价铀的光催化还原。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明成功地利用模板法合成了基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片。将合成的Er掺杂的ZnO纳米片用于光催化处理含铀废水，在短时间内可以实现对铀的去除。在pH、干扰离子、多次循环等条件下的实验结果表明，铒掺杂氧化锌纳米片具有良好重复性和抗干扰性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本发明Er0.04-ZnO的(a)SEM、(b)TEM、(c)HRTEM和(d)EDS Mapping图像；
图2为本发明ZnO、Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO的(a)XRD图谱；(b)Zn 2p XPS光谱，(c)Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO的Er 4d XPS光谱，(d)ZnO、Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO的XPS全谱；
图3为本发明ZnO、Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO的(a)激发波长980nm的变温发光光谱；(b)Mott-Schottky图谱；
图4为本发明CU(Ⅵ)＝200mg/L，T＝293K，pH＝6条件下光反应10min后，ZnO、Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO对U(Ⅵ)的光催化还原性能；
图5为本发明CU(Ⅵ)＝200mg/L，T＝293K，pH＝6条件下光反应10min后，Er0.02-ZnO、Er0.02-ZnO-1和Er0.02-ZnO-2对U(Ⅵ)的光催化还原性能；
图6为本发明Er0.04-ZnO在暗光条件下的U(Ⅵ)光还原性能；
图7为本发明Er0.04-ZnO在2h下不同单色光下对U(Ⅵ)的光还原性能；
图8为本发明Er0.04-ZnO在不同pH下的U(Ⅵ)光还原性能；
图9为本发明在Ka+、Na+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Cu2+存在下的Er0.04-ZnO光还原性能；
图10为本发明Er0.04-ZnO在5次循环下对U(Ⅵ)的光还原性能；
图11为不同初始浓度下Er0.04-ZnO对U(Ⅵ)的光还原性能；
图12为不同剂量辐照处理的Er0.04-ZnO对200mg/L的U(Ⅵ)的去除率(CU(Ⅵ):200mg/L,T＝293K,pH＝6)；
图13为本发明(a)Er0.04-ZnO光催化前后的XRD谱图；(b)ZnO、Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO纳米片的LSV曲线(CU(VI)＝80ug/L,CNaNO3＝0.5M,T＝293K)。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1：
一种基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将3.7g(99％，AR，12.4mmol)Zn(NO3)2·6H2O和1.72g六亚甲基四胺(HMT)分散在50mL水中，搅拌后，将10mL单层氧化石墨烯溶液(将0.02g单层氧化石墨烯超声溶解在30mL去离子水中)和0.25mL六水合氯化铒溶液(浓度为1M)加入，得到混合溶液；
步骤二、将混合溶液加入100mL特氟龙内衬高压反应釜中，在150℃下反应24h；得到的样品用乙醇洗涤和离心后，60℃干燥12h；
步骤三、将干燥后的样品在800℃下退火2h，得到基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片(Er0.02-ZnO)。
实施例2：
一种基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将3.7g(99％，AR，12.4mmol)Zn(NO3)2·6H2O和1.72g六亚甲基四胺(HMT)分散在50mL水中，搅拌后，将10mL单层氧化石墨烯溶液(将0.02g单层氧化石墨烯超声溶解在30mL去离子水中)和0.5mL六水合氯化铒溶液(浓度为1M)加入，得到混合溶液；
步骤二、将混合溶液加入100mL特氟龙内衬高压反应釜中，在150℃下反应24h；得到的样品用乙醇洗涤和离心后，60℃干燥12h；
步骤三、将干燥后的样品在800℃下退火2h，得到基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片(Er0.04-ZnO)。
实施例3：
一种基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将3.7g(99％，AR，12.4mmol)Zn(NO3)2·6H2O和1.72g六亚甲基四胺(HMT)分散在50mL水中，搅拌后，将10mL单层氧化石墨烯溶液(将0.02g单层氧化石墨烯超声溶解在30mL去离子水中)和0.75mL六水合氯化铒溶液(浓度为1M)加入，得到混合溶液；
步骤二、将混合溶液加入100mL特氟龙内衬高压反应釜中，在150℃下反应24h；得到的样品用乙醇洗涤和离心后，60℃干燥12h；
步骤三、将干燥后的样品在800℃下退火2h，得到基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片(Er0.06-ZnO)。
实施例4：
一种基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将3.7g(99％，AR，12.4mmol)Zn(NO3)2·6H2O和1.72g六亚甲基四胺(HMT)分散在50mL水中，搅拌后，将10mL单层氧化石墨烯溶液(将0.02g单层氧化石墨烯超声溶解在30mL去离子水中)和0.25mL六水合氯化铒溶液(浓度为1M)加入，得到混合溶液；将混合溶液进行密封加压超声处理；加压超声处理采用为梯度超声处理，其过程为：每超声反应5min后停止超声1min，依次循环，梯度超声处理总时间为60min，频率为5MHz，压力为20MPa，温度为50℃；
步骤二、将混合溶液加入100mL特氟龙内衬高压反应釜中，在150℃下反应24h；得到的样品用乙醇洗涤和离心后，60℃干燥12h；
步骤三、将干燥后的样品在800℃下退火2h，得到基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片(Er0.02-ZnO-1)。
实施例5：
一种基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将3.7g(99％，AR，12.4mmol)Zn(NO3)2·6H2O和1.72g六亚甲基四胺(HMT)分散在50mL水中，搅拌后，将10mL单层氧化石墨烯溶液(将0.02g单层氧化石墨烯超声溶解在30mL去离子水中)和0.25mL六水合氯化铒溶液(浓度为1M)加入，得到混合溶液；将混合溶液进行密封加压超声处理；加压超声处理采用为梯度超声处理，其过程为：每超声反应5min后停止超声1min，依次循环，梯度超声处理总时间为60min，频率为5MHz，压力为20MPa，温度为50℃；
步骤二、将混合溶液加入100mL特氟龙内衬高压反应釜中，在150℃下反应24h；得到的样品用乙醇洗涤和离心后，60℃干燥12h；将干燥后的样品再次加入高压反应釜中，然后加入无水乙醇，密封，将密封好的反应釜加热至245℃，并控制反应釜中的压力为10MPa，保温保压15min，自然冷却，取出样品，干燥；所述干燥后的样品和无水乙醇的质量比为1:10；
步骤三、将干燥后的样品在800℃下退火2h，得到基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片(Er0.02-ZnO-2)。
通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了Er0.04-ZnO的微观形貌。如图1a和图1b所示，合成的Er0.04-ZnO是无序堆叠的，长度为200nm的表面不光滑纳米片。图1c为Er0.04-ZnO的HRTEM图像，图像中Er0.04-ZnO显示出清晰的晶格条纹，其0.28nm的晶格条纹对应于氧化锌的(100)晶面。此外，能量色散光谱仪(EDS)用于进一步确认Er0.04-ZnO的元素组成。如图1d所示，元素Zn、O和Er均匀分布在Er0.04-ZnO纳米片上。
X射线衍射(XRD)用于验证ZnO、Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO的物相以及结晶度。如图a所示，Er掺杂的ZnO显示出良好的结晶度。此外，θ值为31.8°、34.4°、36.3°、47.5°、56.6°和62.9°的衍射峰分别对应于ZnO的(100)、(002)、(101)、(102)、(110)和(103)晶面。X射线光电子能谱(XPS)用于进一步研究原始ZnO和Er-ZnO的元素组成。图2b和图2c显示了Zn2p和Er 4d XPS光谱。不同Er掺杂量ZnO的Zn 2p XPS光谱分别位于1021.7和1044.7eV附近，表明Zn以正二价的形式存在。Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO的Er 4d XPS光谱中存在的位于169.3eV的峰证实了Er的存在。图2d为ZnO、Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO样品的XPS全谱，除纯ZnO外所有样品的XPS全谱中都观测到Zn 2p、O 1s以及Er 4d轨道的峰。
如图3a所示，激发波长为980nm，Er掺杂ZnO的新峰出现在665nm且峰强度随着Er的增加而变强，这归因于材料吸收了多个低能光子并发射了高能光子。此外，在980nm激发光下发射峰的位置与紫外-可见吸收光谱峰匹配良好，进一步验证了上转换增加了光吸收范围。Mott-Schottky用于分析ZnO、Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO的载流子密度等特征。图3b显示了Er掺杂ZnO纳米片的斜率为正，表明Er掺杂ZnO位n型半导体，电子为其导电体。此外，Er掺杂的ZnO纳米片比ZnO纳米片表现出更小的莫特-肖特基曲线斜率，这意味着Er掺杂ZnO纳米片具备更快的载流子转移过程和更高的电荷密度。总的来讲，Er掺杂有助于增加载流子寿命，提高载流子密度以及加快ZnO中的载流子转移速度。
所有电化学测量均在具有三电极测试系统的电化学工作站(CHI 760D)上进行。此外，Pt和Ag/AgCl起到了对电极和参比电极的作用。工作电极的制备：首先制备碳基催化剂油墨，将3mg基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片、9mg炭黑、30μL Nafion溶液(0.5wt％)和4mL乙醇混合，超声处理1小时后，将碳基催化剂油墨均匀地刷在1×2cm的碳纸上。莫特肖特基曲线在电压窗口范围为-1V至0V vs.RHE，电位幅度和频率为10mV和1000Hz。线性扫描伏安(LSV)曲线在0.5M的NaNO3和80μg/L U(VI)的混合溶液中测得，电位窗口范围从-1.4V到0.2V vs.Ag/AgCl，扫描速度为2mV/s。
使用5mg光催化剂和20mL U(VI)(CU(VI)＝200mg/L，400mg/L，600mg/L，800mg/L，1000mg/L)进行光催化测试。300W氙灯(BL-GHX-V，中国，滤光片：AM 1.5G)作为光催化实验的模拟光源。为了确保吸附-解吸平衡，在光催化前将悬浮液搅拌并置于黑暗环境中30分钟。通过HCl和NaOH调节铀溶液的pH值来评价Er0.04-ZnO的耐酸碱性能。用分光光度法在651.8nm波长处测定光催化一段时间后UO2 2+的浓度测试了Er0.04-ZnO的抗离子干扰能力(CU(VI):CM＝1:1，M＝K+，Na+，Fe3+，Ca2+，Mg2+，Sr2+，Cu2+)。在辐照稳定性部分，使用60Coγ射线辐照光催化剂后进行光催化测试，辐照剂量从50kGy到500kGy。
铀的的去除效率由下式计算：
去除效率＝(C0-Ct)/C0×100％
其中C0为U(VI)的初始浓度，Ct为光催化后U(VI)的浓度。
Er掺杂ZnO的光催化性能在200mg/L的U(IV)浓度下进行了测试。在该过程中，将甲醇作为空穴牺牲加入反应溶液中(反应溶液：甲醇＝10：1)，引入了氙灯模拟光照条件。如图4所示，原始ZnO纳米片随反应进行表现出持续增加的光催化去除率，最终在10分钟内达到60.8％的去除率。相比之下，Er掺杂的ZnO纳米片表现出显著提升的光催化效率。ZnO、Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO的去除效率分别为93.4％、96.1％和89.1％。此外，Er0.04-ZnO纳米片表现出极快的反应速率，在4分钟内能够去除93.7％的U(Ⅵ)并且并接近反应平衡。而近期报道的光催化剂中部分需要十几个小时甚至几十个小时才能达到平衡，相比之下，Er0.04-ZnO的反应速率至少增加了一个数量级。当Er掺杂量相对较少时，光催化效果不是很理想，如图5所示，通过对实施例1步骤一的混合溶液进行加压超声处理得到的Er0.02-ZnO-1和步骤二得到的样品用超临界乙醇处理得到的Er0.02-ZnO-1表现出更优的光催化效率，采用加压超声使混合溶液中的各原料分散更加均匀，进一步提高反应效果，同时采用超临界乙醇产物进行预先处理，进一步结合退火使去模板的效果更优，产物杂质含量更低，进一步可以提高Er掺杂ZnO纳米片的光催化还原铀的效果。
为了排除在黑暗中吸附的影响，几种光催化剂在黑暗和光照下30min对铀的去除效率如图6所示。所有光催化剂在黑暗中均呈现出极低的铀去除率，表明U(Ⅵ)主要是通过光催化反应去除的。此外，为了验证Er掺杂导致的上转换能够吸附高波长光，对Er0.04-ZnO在不同波长单色光下的(滤光片：420、500、520、600和650nm)U(Ⅵ)去除效率进行测试。如图7所示，用420nm光照射2小时后，溶液中98.1％的U(Ⅵ)被去除。相比之下，在可见光波段单色光(500nm、520nm)的照射下，Er0.04-ZnO对U(Ⅵ)的去除效率明显下降。
考虑到含铀放射性废水的复杂环境，对Er0.04-ZnO在不同条件下的光催化性能进行了测试。图8显示了在pH值5到9的条件下Er0.04-ZnO对U(Ⅵ)的光还原性能。Er0.04-ZnO纳米片在弱酸、中性和碱性条件下能够在120分钟内去除约98％的U(Ⅵ)，该结果表明Er0.04-ZnO具有良好的抗酸碱能力。此外，通过在U(Ⅵ)溶液中分别加入干扰离子(K+，Na+，Fe3+，Ca2+，Mg2+，Sr2+，Cu2+)，分析Er0.04-ZnO还原U(Ⅵ)的选择性。如图9所示，在多种干扰离子存在的情况下，Er0.04-ZnO对U(Ⅵ)都表现出了优异的去除效率，达到了95％以上，表明Er0.04-ZnO对于铀具有良好的选择性。图10显示了Er0.04-ZnO的循环性能。5个循环后，Er0.04-ZnO仍保持92.1％的U(Ⅵ)去除率。此外，进一步测试了不同初始U(Ⅵ)浓度下Er0.04-ZnO的富集能力(图11)。在1000mg/L的铀浓度下，Er0.04-ZnO对铀去除效率高达75.9％。相应的吸附量达到3036mg/L。在此基础上，评价了Er0.04-ZnO在50～500kGy辐照剂量下的光催化性能。如图12所示，在受到一定剂量的γ射线照射后Er0.04-ZnO的光催化性能没有受到影响。并且在200kGy的辐照剂量下，Er0.04-ZnO的光催化性能有所提高。
采用XRD检测反应后铀的种类和化合价变化。如图13a所示，光催化后Er0.04-ZnO的XRD图谱仍显示出与反应前Er0.04-ZnO相同的六方ZnO的特征峰，表明Er0.04-ZnO在光催化反应过程中具有优异的稳定性。此外，XRD图谱中出现的新峰归因于(UO2)O2·2H2O(PDF#35-0571)UO3·NH3·H2O(PDF#39-0585)，而检测到的铀氧化铵水合物物种表明U(Ⅵ)在光催化过程中硝酸根离子也发生了还原。
通过LSV曲线在80ug/L U(VI)和0.5mol/L NaNO3溶液中测量了不同Er掺杂量的ZnO对U(VI)的还原能力，电化学工作站的扫描速度为2mV/s，电位窗口范围为-1.2V至0.2Vvs Ag/AgCl。如图13b所示，ZnO、Er0.02-ZnO、Er0.04-ZnO和Er0.06-ZnO中出现的峰归因于从U(VI)的还原峰。并且随着掺杂量的增加，Er掺杂的ZnO纳米片表现出对U(VI)火山型的还原电位。尤其是Er0.04-ZnO展示出对U(VI)最低的还原电位，表明Er0.04-ZnO对U(VI)的还原能力最强。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺分散在水中，搅拌后，将单层氧化石墨烯溶液和六水合氯化铒加入，得到混合溶液；将得到的混合溶液进行密封加压超声处理；加压超声处理采用为梯度超声处理，其过程为：每超声反应5min后停止超声1min，依次循环，梯度超声处理总时间为60~90min，频率为5~8MHz，压力为15~25MPa，温度为40~60℃；
步骤二、将混合溶液加入高压反应釜中，在140~160℃下反应；得到的样品用乙醇洗涤和离心后，干燥；
步骤三、将干燥后的样品在700~900℃下退火，得到基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片。
2.如权利要求1所述的基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，Zn(NO3)2·6H2O与六亚甲基四胺的质量比为：1.5~2.5:1；所述Zn(NO3)2·6H2O与水的质量体积比为1g:10~15mL。
3.如权利要求1所述的基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，所述单层氧化石墨烯溶液的配制方法为：每30mL去离子水中加入0.02g单层氧化石墨烯；所述Zn(NO3)2·6H2O与单层氧化石墨烯溶液中的单层氧化石墨烯的质量比为180~200:1。
4.如权利要求1所述的基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，Zn(NO3)2·6H2O与六水合氯化铒的摩尔比为15~55:1。
5.如权利要求1所述的基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，在140~160℃下反应的时间为24h；所述步骤三中，退火的时间为2h。
6.如权利要求1所述的基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，将干燥后的样品再次加入高压反应釜中，然后加入无水乙醇，密封，将密封好的反应釜加热至240~250℃，并控制反应釜中的压力为8~10MPa，保温保压10~15min，自然冷却，取出样品，干燥；所述干燥后的样品和无水乙醇的质量比为1:10。
7.如权利要求1所述的基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片的制备方法，其特征在于，将得到的基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片使用60Co γ射线辐照光催化剂后进行光催化测试，辐照剂量从50 kGy到500 kGy。
8.一种如权利要求1~7任一项所述的制备方法制备基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片在电极材料中的应用，其特征在于，将3mg铒掺杂氧化锌纳米片、9 mg炭黑、30μL 0.5wt%的Nafion溶液和4 mL乙醇混合，超声处理1小时后得到碳基催化剂油墨，将碳基催化剂油墨均匀地刷在1×2 cm的碳纸上，干燥，得到工作电极；以Pt片为对电极，Ag/AgCl为参比电极，在电化学工作站上进行电化学性能测试。
9.一种如权利要求1~7任一项所述的制备方法制备基于光催化还原铀的铒掺杂氧化锌纳米片在放射性废水处理中的应用，其特征在于，取铒掺杂氧化锌纳米片加入含铀放射性废水中，在黑暗条件下，搅拌含铀放射性废水30min，然后在氙灯模拟太阳光条件下，进行光催化反应，实现含铀放射性废水中六价铀的光催化还原。
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| Title |
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| Fe2O3/PC功能化复合多孔炭材料的制备及除磷机理;曾凤美等;《环境科学学报》;3487-3496 * |
| The ultrasound effect on the morphological properties of hydroxyapatite;Chuprunov, K.等;《MATEC Web of Conferences》;00012 * |
| Ultrabubble: A Laminated Ultrasound Contrast Agent with Narrow Size Range;Lin, PL等;《ADVANCED MATERIALS》;3949 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115106077A (zh) | 2022-09-27 |
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