CN115180678B - 一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV‑LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法。本发明所述方法是，ZnSO4·7H2O、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O、与草酸反应后前体物经煅烧制备得到磁性铁酸锌纳米棒，然后将制备得到的磁性铁酸锌纳米棒投加至含有PPCPs的水中，并加入次氯酸钠，在UV‑LED照射下进行PPCPs的光催化降解反应。本发明提供的UV‑LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系催化活性高，可以快速生成大量的·OH、·Cl和·O2 ‑等活性物质，30min内卡马西平的去除率高达90％以上；且所述磁性铁酸锌纳米棒可实现光生电子‑空穴对的高效分离和活性位点的持续再生，循环稳定性高，同时具有高饱和磁化强度和超顺磁性，在外加磁场下可实现与溶液的快速分离，具有高效的回收利用效率和优异的催化降解性能。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法。
背景技术
近年来，药物及个人护理用品(Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCPs)的高消耗导致城市废水、地表水和饮用水中的药理活性物质浓度升高。卡马西平作为典型的药理活性物质，广泛的运用于癫痫、三叉神经痛的治疗。卡马西平因其含氮杂环结构而具有较强的稳定性和难生化性，几乎不能被常规的饮用水处理工艺和传统的生物处理工艺降解。活性炭对污水厂二级出水配制的卡马西平去除率仅为52.7％，且存在回收难及成本高等问题。膜分离法大量应用在各类废水处理中，但膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor)对卡马西平无明显去除效果。卡马西平不仅给水生态环境带来负面的累积效应，而且可以抑制水生生物的免疫功能。因此，开发高效且安全的卡马西平降解技术已经成为当前研究的热点。
基于UV-LED的高级氧化技术已广泛运用于PPCPs的去除。现有的研究主要集中于UV-LED与氧化剂或还原剂的组合，以及光催化技术。UV-LED与H2O2、O3、PS和PMS等氧化剂联用时，可以产生自由基或水合电子降解目标污染物。例如UV-LED/H2O2可生成羟基自由基(·OH)，UV-LED/PS和UV-LED/PMS可生成硫酸根自由基(·SO4 -)。UV-LED与氯联用生成的活性氯物质(RCS，例如Cl·、Cl2 ·-和ClO·)因其对富电子化合物的高度选择性受到更多的关注。UV-LED/氯对甲氧苄氨嘧啶、咖啡因和吉非贝齐等PPCPs具有良好的去除效能。非均相光催化氧化技术基于催化剂在光照条件下具有的氧化还原能力，通过降低反应活化能提高对水中污染物的降解速率，同时催化剂种类也与水中自由基的生成密切相关。但现有技术中UV-LED/氯体系对卡马西平降解效果较差，因此需要提供一种能够增强UV-LED/氯体系对PPCPs的降解效能的降解方法，实现对水中PPCPs的高效去除。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中UV-LED/氯对卡马西平降解效能较低的问题，提供一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，包括以下步骤：
(1)制备磁性铁酸锌纳米棒：以ZnSO4·7H2O为锌源，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O为铁源，与草酸反应后前体物经煅烧制备得到磁性铁酸锌纳米棒；
(2)将磁性铁酸锌纳米棒投加至含有PPCPs的水中，搅拌一定时间使其充分吸附；
(3)向步骤(2)的溶液中加入次氯酸钠，在UV-LED照射下进行PPCPs的光催化降解反应。
优选的，所述步骤(1)中ZnSO4·7H2O、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O和草酸的摩尔比例为1:2:3。
优选的，所述步骤(1)中与草酸反应温度不低于120℃，反应时间不低于24h。
优选的，所述步骤(1)中与草酸反应得到的固体即为前体物，前体物还可以经过后处理，所述后处理包括但不限于洗涤、干燥、研磨等；洗涤为经乙醇和去离子水各洗涤不低于3次；干燥为于80℃烘箱中干燥12h；研磨为研磨至直径为100-200nm。
优选的，所述步骤(1)中煅烧条件为以1～10℃/min的加热速率升温至温度不低于400℃，煅烧时间为不低于2h。
优选的，所述步骤(1)中磁性铁酸锌纳米棒的制备方法包括：
(1.1)将ZnSO4·7H2O和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶解于去离子水和乙二醇的混合溶剂中得到混合溶液A，搅拌30min；去离子水和乙二醇的体积比为1:3；混合溶液A中ZnSO4·7H2O浓度为0.05mol/L，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O浓度为0.1mol/L；
(1.2)将C2H2O4·2H2O溶解于去离子水和乙二醇的混合溶剂中得到混合溶液B，搅拌30min；去离子水和乙二醇的体积比为1:3；混合溶液B中C2H2O4·2H2O浓度为0.15mol/L；
(1.3)将混合溶液B加入至混合溶液A中，得到混合溶液C，搅拌60min；C2H2O4·2H2O和ZnSO4·7H2O的摩尔比为1:3；
(1.4)将混合溶液C于120℃下反应24h；
(1.5)将反应得到的固体后处理后，于400℃退火2h，加热速率为1℃/min，得到磁性铁酸锌纳米棒。本发明制备得到的磁性铁酸锌纳米棒是形貌为直径100-200nm、长度为数微米的一维棒状材料，大量纳米棒相互连接形成多孔纳米棒，多孔结构极大的提高了样品表面积，因此具有优异的光催化效能。并且，120℃的反应温度使得铁酸锌纳米棒对乙二醇具有更好的选择性和响应性，因而得到的磁性铁酸锌纳米棒前体物稳定性更高。
优选的，所述步骤(2)中PPCPs为卡马西平；更优选的水中卡马西平浓度为1～10mg/L。
优选的，所述步骤(2)中磁性铁酸锌纳米棒的投加量为0.05～0.5g/L。
优选的，所述步骤(2)中在黑暗条件下搅拌至少30min，以保证充分吸附。更优选的搅拌速率为300r/min。
优选的，所述步骤(3)中次氯酸钠的投加量为10～200μmmol/L(按有效氯计)，更优选的次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
优选的，所述步骤(3)中UV-LED灯源的波长为265nm。
优选的，所述步骤(3)中反应温度为15～45℃。
优选的，所述步骤(3)中反应溶液pH设置为3～11。
优选的，所述步骤(3)中反应时间为不低于30min，反应30min时降解率达到90％。
优选的，所述方法还包括磁性铁酸锌纳米棒的回收步骤，所述的回收步骤包括：采用磁分离磁鼓实现磁性铁酸锌纳米棒的回收，回收后的磁性铁酸锌纳米棒经去离子水和乙醇洗涤5次后烘干，得到回收后的磁性铁酸锌纳米棒。更优选的磁分离磁鼓的磁场强度为4000Gs。更优选的烘干温度设置为80℃。
优选的，所述方法具体包括以下步骤：
一、制备磁性铁酸锌纳米棒
(1)将0.575g ZnSO4·7H2O和1.568g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(2)将0.756g C2H2O4·2H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(3)将步骤(2)所制备的溶液倒入步骤(1)所得溶液中，混合溶液搅拌60min。
(4)将混合悬浮液转移至100mL含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，并在120℃下水热反应24h。
(5)将步骤(4)所得的黄色固体使用乙醇和去离子水洗涤5次，置于80℃烘箱中干燥12h。
(6)将步骤(5)中干燥后的材料经过研磨后，在马弗炉中以400℃退火2h，加热速率为1℃/min。
二、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中。
步骤二中卡马西平的浓度为1～10mg/L；
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL。
三、投加磁性铁酸锌纳米棒：将磁性铁酸锌纳米棒投加到步骤二中含有卡马西平溶液的光催化反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中磁性铁酸锌纳米棒的投加量为0.05～0.5g/L。
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min。
四、打开UV-LED灯源，加入次氯酸钠，在光催化反应装置中进行卡马西平的降解反应。
步骤四中UV-LED灯源的波长为265nm。
步骤四中次氯酸钠的投加量为10～200μmmol/L(按有效氯计)，次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
步骤四中反应温度为15～45℃。
步骤四中反应溶液pH设置为3～11。
步骤四中反应时间控制在0～30min。
五、采用磁分离磁鼓实现磁性铁酸锌纳米棒的回收，回收后的磁性铁酸锌纳米棒经去离子水和乙醇洗涤5次后烘干，得到回收后的磁性铁酸锌纳米棒。
步骤五中磁分离磁鼓的磁场强度为4000Gs。
步骤五中真空烘箱温度设置为80℃。
本发明通过水热法快速合成磁性铁酸锌纳米棒，用于增强UV-LED/氯体系对PPCPs的降解效能。磁性铁酸锌纳米棒作为一种光敏n型半导体催化剂，其具备禁带宽度窄(2.08eV)，催化活性高和物化性质稳定的优点。同时磁性铁酸锌纳米棒合成简便，制作成本低，无毒害。
磁性铁酸锌纳米棒拥有合适的带隙宽度，带隙值的增大导致光生载流子的能量升高，增强其迁移能力，更有利于氧化还原反应的发生。同时磁性铁酸锌纳米棒的比表面积更高，高比表面积使铁酸锌纳米棒拥有更多的反应活性位点，改善材料的催化性能。因此本发明的磁性铁酸锌纳米棒在UV-LED的照射下，可以吸收能量等于或大于禁带宽度的光子从而导致磁性铁酸锌纳米棒中受激发的电子从价带跃迁到导带，价带上留下光生空穴。迁移到催化剂表面的电子和空穴分别与表面的吸附物质发生还原和氧化反应。高活性的光生空穴具有较强的氧化能力，可以直接参与到卡马西平的降解反应中。同时光生空穴可以将吸附在磁性铁酸锌纳米棒表面的OH-和H2O进行氧化，生成具有强氧化性的·OH。·OH具有较高的氧化电位，能够氧化降解部分卡马西平。光生电子与溶液中的溶解氧作用产生·O2 -，·O2 -具有强氧化能力，可作用于卡马西平的降解。次氯酸钠溶液在UV-LED的辐照下生成的·OH和·Cl，进一步氧化分解卡马西平。同时磁性铁酸锌纳米棒与UV-LED和次氯酸钠产生了显著的协同作用，磁性铁酸锌纳米棒表面的氧化还原电对通过与次氯酸钠的相互作用，将电子转移至ClO-后产生·OH和·Cl，共同降解溶液中的卡马西平。磁性铁酸锌纳米棒在反应中生成的高价态金属在光生电子的作用下恢复低价态。本发明开发的UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系可以实现水中典型PPCPs的高效去除。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明首次提出了基于磁性铁酸锌纳米棒的新光催化体系，UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒的催化体系，并且提供的UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系催化活性高，可以快速生成大量的·OH、·Cl和·O2 -等活性物质，30min内卡马西平的去除率高达90％以上。
(2)本发明的磁性铁酸锌纳米棒表面的Fe2+/Fe3+氧化还原电对拥有优异的电子转移能力，体系中产生的光生电子可保持氧化还原电对的稳定性。
(3)本发明的磁性铁酸锌纳米棒可实现光生电子-空穴对的高效分离和活性位点的持续再生，循环稳定性高。
(4)本发明的磁性铁酸锌纳米棒具有高饱和磁化强度和超顺磁性，在外加磁场下可实现与溶液的快速分离。
(5)本发明开发的UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系对水质波动的适应性较强，可实现对卡马西平的稳定降解。
附图说明
图1为不同降解体系对卡马西平的降解效能对比图。
图2为磁性铁酸锌纳米棒投加量对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响图。
图3为pH对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响图。
图4为磁性铁酸锌纳米棒的循环再用对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响图。
图5为磁性铁酸锌纳米棒的循环回收效能图。
图6为磁性铁酸锌纳米棒和非棒状铁酸锌材料的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。下列实施案例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。所示试剂或仪器未注明生产厂商，均为可以通过正常渠道购买获得的常规产品。
具体实施方式一：一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，是按以下步骤完成的：
一、制备磁性铁酸锌纳米棒
(1)将0.575g ZnSO4·7H2O和1.568g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(2)步骤(1)中ZnSO4·7H2O和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的摩尔比例为1:2。
(3)将0.756g C2H2O4·2H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(4)将步骤(3)所制备的溶液倒入步骤(1)所得溶液中，混合溶液搅拌60min。
(5)将混合悬浮液转移至100mL含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，并在120℃下水热反应24h。
(6)将步骤(5)所得的黄色固体使用乙醇和去离子水反复洗涤数次，置于80℃烘箱中干燥12h。
(7)将步骤(6)中干燥后的材料经过研磨后，在马弗炉中以400℃退火2h，加热速率为1℃/min。
二、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中。
步骤二中卡马西平的浓度为1～5mg/L；
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL。
三、投加磁性铁酸锌纳米棒：将磁性铁酸锌纳米棒投加到步骤二中含有卡马西平溶液的光催化反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中磁性铁酸锌纳米棒的投加量为0.05～0.2g/L。
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min。
四、打开UV-LED灯源，加入次氯酸钠，在光催化反应装置中进行卡马西平的降解反应。
步骤四中UV-LED灯源的波长为265nm。
步骤四中次氯酸钠的投加量为10～50μmmol/L(按有效氯计)，次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
步骤四中反应温度为25℃。
步骤四中反应溶液pH设置为7。
步骤四中反应时间控制在0～30min。
五、采用磁分离磁鼓实现磁性铁酸锌纳米棒的回收，回收后的磁性铁酸锌纳米棒经去离子水和乙醇洗涤数次后烘干，得到回收后的磁性铁酸锌纳米棒。
步骤五中磁分离磁鼓的磁场强度为4000Gs。
步骤五中真空烘箱温度设置为80℃。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中目标污染物卡马西平的浓度为5～10mg/L，其他步骤与具体实施方式一相同；
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中磁性铁酸锌纳米棒的投加量为0.2～0.5g/L，其他步骤与具体实施方式一相同；
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中次氯酸钠的投加量为50～200μmmol/L(按有效氯计)，其他步骤与具体实施方式一相同；
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中反应温度为15℃、35℃、45℃，其他步骤与具体实施方式一相同；
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中反应溶液的pH设置为3、5、9和11，其他步骤与具体实施方式一相同；
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：对回收后磁性铁酸锌纳米棒进行称重，计算回收率。对回收后的铁酸锌纳米棒进行5次循环使用实验，其他步骤与具体实施方式一相同；
为了进一步说明本发明的技术方案，提供以下详细实验内容：
实验一：磁性铁酸锌纳米棒对卡马西平的吸附效能实验，按以下方法进行：
一、制备磁性铁酸锌纳米棒
(1)将0.575g ZnSO4·7H2O和1.568g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(2)步骤(1)中ZnSO4·7H2O和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的摩尔比例为1:2。
(3)将0.756g C2H2O4·2H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(4)将步骤(3)所制备的溶液倒入步骤(1)所得溶液中，混合溶液搅拌60min。
(5)将混合悬浮液转移至100mL含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，并在120℃下水热反应24h。
(6)将步骤(5)所得的黄色固体使用乙醇和去离子水反复洗涤数次，置于80℃烘箱中干燥12h。
(7)将步骤(6)中干燥后的材料经过研磨后，在马弗炉中以400℃退火2h，加热速率为1℃/min。
二、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入反应装置中。
步骤二中卡马西平的浓度为10mg/L；
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL。
三、投加磁性铁酸锌纳米棒：将磁性铁酸锌纳米棒投加到步骤二中含有卡马西平溶液的反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中磁性铁酸锌纳米棒的投加量为0.2g/L；
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min；
步骤三中反应温度控制在25℃；
步骤三中反应溶液pH设置为7。
即完成了单独投加磁性铁酸锌纳米棒对卡马西平的吸附效能实验。
实验二：非棒状铁酸锌对卡马西平的吸附效能实验，按以下方法进行：
一、制备非棒状铁酸锌
(1)将0.808g Fe(NO3)3·9H2O和0.297g Zn(NO3)2·6H2O溶解于30mL乙二醇中。
(2)将步骤(1)中混合溶液中加入1.230g CH3COONa，并在超声中分散30min。
(3)将混合溶液转移到含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于180℃下水热反应12h。
(4)反应结束后将步骤(3)中的反应釜取出，将所得的沉淀物在去离子水和乙醇中超声洗涤3次，后在60℃下干燥4h。
二、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入反应装置中。
步骤二中卡马西平的浓度为10mg/L；
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL。
三、投加非棒状铁酸锌：将非棒状铁酸锌投加到步骤二中含有卡马西平溶液的反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中非棒状铁酸锌的投加量为0.2g/L；
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min；
步骤三中反应温度控制在25℃；
步骤三中反应溶液pH设置为7。
即完成了单独投加非棒状铁酸锌对卡马西平的吸附效能实验。
实验三：单独UV-LED光解卡马西平效能实验，按以下方法进行：
一、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中；
步骤一中卡马西平的浓度为10mg/L；
步骤一中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL；
二、启动UV-LED装置，进行光催化降解卡马西平实验。
步骤二中UV-LED的波长为265nm；
步骤二中反应温度控制在25℃；
步骤二中反应溶液pH设置为7；
步骤二中反应时间为30min。
即完成了单独UV-LED光解卡马西平的效能实验。
实验四：单独次氯酸钠氧化降解卡马西平效能实验
一、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入反应装置中；
步骤一中卡马西平的浓度为10mg/L；
步骤一中反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL；
二、加入次氯酸钠，在反应装置中进行单独次氯酸钠氧化降解卡马西平的反应。
步骤二中次氯酸钠的投加量为50μmmol/L(按有效氯计)，次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
步骤四中反应温度为25℃。
步骤四中反应溶液pH设置为7。
步骤四中反应时间控制在30min。
即完成了单独次氯酸钠氧化降解卡马西平效能实验。
实验五：UV-LED与次氯酸钠协同氧化降解卡马西平效能实验，按以下方法进行：
一、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中；
步骤一中卡马西平的浓度为10mg/L；
步骤一中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL；
二、打开UV-LED灯源，加入次氯酸钠，在光催化反应装置中进行UV-LED协同次氯酸钠降解卡马西平效能实验。
步骤二中UV-LED灯源的波长为265nm。
步骤二中次氯酸钠的投加量为50μmmol/L(按有效氯计)，次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
步骤二中反应温度控制在25℃。
步骤二中反应溶液pH设置为7。
步骤二中反应时间为30min。
即完成了UV-LED与次氯酸钠协同氧化降解卡马西平效能实验。
实验六：UV-LED与磁性铁酸锌纳米棒协同降解卡马西平效能实验，按以下方法进行：
一、制备磁性铁酸锌纳米棒
(1)将0.575g ZnSO4·7H2O和1.568g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(2)步骤(1)中ZnSO4·7H2O和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的摩尔比例为1:2。
(3)将0.756g C2H2O4·2H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(4)将步骤(3)所制备的溶液倒入步骤(1)所得溶液中，混合溶液搅拌60min。
(5)将混合悬浮液转移至100mL含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，并在120℃下水热反应24h。
(6)将步骤(5)所得的黄色固体使用乙醇和去离子水反复洗涤数次，置于80℃烘箱中干燥12h。
(7)将步骤(6)中干燥后的材料经过研磨后，在马弗炉中以400℃退火2h，加热速率为1℃/min。
二、制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中；
步骤二中卡马西平的浓度为10mg/L；
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL；
三、投加磁性铁酸锌纳米棒：将磁性铁酸锌纳米棒投加到步骤二中含有卡马西平溶液的光催化反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中磁性铁酸锌纳米棒的投加量为0.2g/L。
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min。
四、打开UV-LED灯源，在光催化反应装置中进行卡马西平的降解反应。
步骤四中UV-LED灯源的波长为265nm。
步骤四中反应温度控制在25℃。
步骤四中反应溶液pH设置为7。
步骤四中反应时间为30min。
即完成了UV-LED与磁性铁酸锌纳米棒协同降解卡马西平效能实验。
实验七：UV-LED与非棒状铁酸锌协同降解卡马西平效能实验，按以下方法进行：
一、制备非棒状铁酸锌
(1)将0.808g Fe(NO3)3·9H2O和0.297g Zn(NO3)2·6H2O溶解于30mL乙二醇中。
(2)将步骤(1)中混合溶液中加入1.230g CH3COONa，并在超声中分散30min。
(3)将混合溶液转移到含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于180℃下水热反应12h。
(4)反应结束后将步骤(3)中的反应釜取出，将所得的沉淀物在去离子水和乙醇中超声洗涤3次，后在60℃下干燥4h。
二、制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中；
步骤二中卡马西平的浓度为10mg/L；
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL；
三、投加非棒状铁酸锌：将非棒状铁酸锌投加到步骤二中含有卡马西平溶液的光催化反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中非棒状铁酸锌的投加量为0.2g/L。
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min。
四、打开UV-LED灯源，在光催化反应装置中进行卡马西平的降解反应。
步骤四中UV-LED灯源的波长为265nm。
步骤四中反应温度控制在25℃。
步骤四中反应溶液pH设置为7。
步骤四中反应时间为30min。
即完成了UV-LED与非棒状铁酸锌联合降解卡马西平效能实验。
实验八：次氯酸钠与磁性铁酸锌纳米棒协同降解卡马西平效能实验一、制备磁性铁酸锌纳米棒
(1)将0.575g ZnSO4·7H2O和1.568g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(2)步骤(1)中ZnSO4·7H2O和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的摩尔比例为1:2。
(3)将0.756g C2H2O4·2H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(4)将步骤(3)所制备的溶液倒入步骤(1)所得溶液中，混合溶液搅拌60min。
(5)将混合悬浮液转移至100mL含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，并在120℃下水热反应24h。
(6)将步骤(5)所得的黄色固体使用乙醇和去离子水反复洗涤数次，置于80℃烘箱中干燥12h。
(7)将步骤(6)中干燥后的材料经过研磨后，在马弗炉中以400℃退火2h，加热速率为1℃/min。
二、制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中；
步骤二中卡马西平的浓度为10mg/L；
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL；
三、投加磁性铁酸锌纳米棒：将磁性铁酸锌纳米棒投加到步骤二中含有卡马西平溶液的光催化反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中磁性铁酸锌纳米棒的投加量为0.2g/L。
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min。
四、加入次氯酸钠，在光催化反应装置中进行次氯酸钠与磁性铁酸锌纳米棒协同降解卡马西平效能实验
步骤四中次氯酸钠的投加量为50μmmol/L(按有效氯计)，次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
步骤二中反应温度控制在25℃。
步骤二中反应溶液pH设置为7。
步骤二中反应时间为30min。
即完成了次氯酸钠与磁性铁酸锌纳米棒协同降解卡马西平效能实验。
实验九：次氯酸钠与非棒状铁酸锌协同降解卡马西平效能实验
一、制备非棒状铁酸锌
(1)将0.808g Fe(NO3)3·9H2O和0.297g Zn(NO3)2·6H2O溶解于30mL乙二醇中。
(2)将步骤(1)中混合溶液中加入1.230g CH3COONa，并在超声中分散30min。
(3)将混合溶液转移到含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于180℃下水热反应12h。
(4)反应结束后将步骤(3)中的反应釜取出，将所得的沉淀物在去离子水和乙醇中超声洗涤3次，后在60℃下干燥4h。
二、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入反应装置中。
步骤二中卡马西平的浓度为10mg/L；
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL。
三、投加非棒状铁酸锌：将非棒状铁酸锌投加到步骤二中含有卡马西平溶液的光催化反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中非棒状铁酸锌的投加量为0.2g/L。
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min。
四、加入次氯酸钠，在光催化反应装置中进行次氯酸钠与非棒状铁酸锌协同降解卡马西平效能实验
步骤四中次氯酸钠的投加量为50μmmol/L(按有效氯计)，次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
步骤二中反应温度控制在25℃。
步骤二中反应溶液pH设置为7。
步骤二中反应时间为30min。
即完成了次氯酸钠与非棒状铁酸锌协同降解卡马西平效能实验。
实验十：磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系对卡马西平降解效能实验。
一、制备磁性铁酸锌纳米棒
(1)将0.575g ZnSO4·7H2O和1.568g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(2)步骤(1)中ZnSO4·7H2O和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的摩尔比例为1:2。
(3)将0.756g C2H2O4·2H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(4)将步骤(3)所制备的溶液倒入步骤(1)所得溶液中，混合溶液搅拌60min。
(5)将混合悬浮液转移至100mL含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，并在120℃下水热反应24h。
(6)将步骤(5)所得的黄色固体使用乙醇和去离子水反复洗涤数次，置于80℃烘箱中干燥12h。
(7)将步骤(6)中干燥后的材料经过研磨后，在马弗炉中以400℃退火2h，加热速率为1℃/min。
二、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中。
步骤二中卡马西平的浓度为10mg/L；
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL。
三、投加磁性铁酸锌纳米棒：将磁性铁酸锌纳米棒投加到步骤二中含有卡马西平溶液的光催化反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中磁性铁酸锌纳米棒的投加量为0.2g/L。
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min。
四、打开UV-LED灯源，加入次氯酸钠，在光催化反应装置中进行卡马西平的降解反应。
步骤四中UV-LED灯源的波长为265nm。
步骤四中次氯酸钠的投加量为50μmmol/L(按有效氯计)，次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
步骤四中反应温度控制在25℃。
步骤四中反应溶液pH设置为7。
步骤四中反应时间为30min。
即完成了磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系对卡马西平降解效能实验。
实验十一：非棒状铁酸锌增强UV-LED/氯体系对卡马西平降解效能实验。
一、制备非棒状铁酸锌
(1)将0.808g Fe(NO3)3·9H2O和0.297g Zn(NO3)2·6H2O溶解于30mL乙二醇中。
(2)将步骤(1)中混合溶液中加入1.230g CH3COONa，并在超声中分散30min。
(3)将混合溶液转移到含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于180℃下水热反应12h。
(4)反应结束后将步骤(3)中的反应釜取出，将所得的沉淀物在去离子水和乙醇中超声洗涤3次，后在60℃下干燥4h。
二、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中。
步骤二中卡马西平的浓度为10mg/L；
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL。
三、投加非棒状铁酸锌：将非棒状铁酸锌投加到步骤二中含有卡马西平溶液的光催化反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中非棒状铁酸锌的投加量为0.2g/L。
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min。
四、打开UV-LED灯源，加入次氯酸钠，在光催化反应装置中进行卡马西平的降解反应。
步骤四中UV-LED灯源的波长为265nm。
步骤四中次氯酸钠的投加量为50μmmol/L(按有效氯计)，次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
步骤四中反应温度控制在25℃。
步骤四中反应溶液pH设置为7。
步骤四中反应时间为30min。
即完成了非棒状铁酸锌增强UV-LED/氯体系对卡马西平降解效能实验。
实验十二：磁性铁酸锌纳米棒投加量对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响实验。
一、制备磁性铁酸锌纳米棒
(1)将0.575g ZnSO4·7H2O和1.568g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(2)步骤(1)中ZnSO4·7H2O和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的摩尔比例为1:2。
(3)将0.756g C2H2O4·2H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(4)将步骤(3)所制备的溶液倒入步骤(1)所得溶液中，混合溶液搅拌60min。
(5)将混合悬浮液转移至100mL含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，并在120℃下水热反应24h。
(6)将步骤(5)所得的黄色固体使用乙醇和去离子水反复洗涤数次，置于80℃烘箱中干燥12h。
(7)将步骤(6)中干燥后的材料经过研磨后，在马弗炉中以400℃退火2h，加热速率为1℃/min。
二、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中。
步骤二中卡马西平的浓度为10mg/L。
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL。
三、投加磁性铁酸锌纳米棒：将磁性铁酸锌纳米棒投加到步骤二中含有卡马西平溶液的光催化反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中磁性铁酸锌纳米棒的投加量分别设置为0.05g/L、0.1g/L、0.2g/L、0.3g/L和0.4g/L。
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min。
四、打开UV-LED灯源，加入次氯酸钠，在光催化反应装置中进行卡马西平的降解反应。
步骤四中UV-LED灯源的波长为265nm。
步骤四中次氯酸钠的投加量为50μmmol/L(按有效氯计)，次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
步骤四中反应温度控制在25℃。
步骤四中反应溶液pH设置为7。
步骤四中反应时间为30min。
即完成了磁性铁酸锌纳米棒投加量对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响实验。
实验十三：溶液pH对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响实验。
一、制备磁性铁酸锌纳米棒
(1)将0.575g ZnSO4·7H2O和1.568g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(2)步骤(1)中ZnSO4·7H2O和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的摩尔比例为1:2。
(3)将0.756g C2H2O4·2H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(4)将步骤(3)所制备的溶液倒入步骤(1)所得溶液中，混合溶液搅拌60min。
(5)将混合悬浮液转移至100mL含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，并在120℃下水热反应24h。
(6)将步骤(5)所得的黄色固体使用乙醇和去离子水反复洗涤数次，置于80℃烘箱中干燥12h。
(7)将步骤(6)中干燥后的材料经过研磨后，在马弗炉中以400℃退火2h，加热速率为1℃/min。
二、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中。
步骤二中卡马西平的浓度为10mg/L。
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL。
三、投加磁性铁酸锌纳米棒：将磁性铁酸锌纳米棒投加到步骤二中含有卡马西平溶液的光催化反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中磁性铁酸锌纳米棒的投加量设置为0.2g/L。
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min。
四、打开UV-LED灯源，加入次氯酸钠，在光催化反应装置中进行卡马西平的降解反应。
步骤四中UV-LED灯源的波长为265nm。
步骤四中次氯酸钠的投加量为50μmmol/L(按有效氯计)，次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
步骤四中反应温度控制在25℃。
步骤四中反应溶液pH分别设置为3、5、7、9和11。
步骤四中反应时间为30min。
即完成了溶液pH对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响实验。
实验十四：磁性铁酸锌纳米棒的循环再用对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响实验。
一、制备磁性铁酸锌纳米棒
(1)将0.575g ZnSO4·7H2O和1.568g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(2)步骤(1)中ZnSO4·7H2O和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的摩尔比例为1:2。
(3)将0.756g C2H2O4·2H2O溶解于10mL去离子水和30mL乙二醇的混合物中，搅拌30min。
(4)将步骤(3)所制备的溶液倒入步骤(1)所得溶液中，混合溶液搅拌60min。
(5)将混合悬浮液转移至100mL含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，并在120℃下水热反应24h。
(6)将步骤(5)所得的黄色固体使用乙醇和去离子水反复洗涤数次，置于80℃烘箱中干燥12h。
(7)将步骤(6)中干燥后的材料经过研磨后，在马弗炉中以400℃退火2h，加热速率为1℃/min。
二、配制一定浓度的卡马西平溶液，将配制的溶液倒入光催化反应装置中。
步骤二中卡马西平的浓度为10mg/L。
步骤二中光催化反应装置内卡马西平溶液的体积为100mL。
三、投加磁性铁酸锌纳米棒：将磁性铁酸锌纳米棒投加到步骤二中含有卡马西平溶液的光催化反应器中搅拌，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌30min，以保证充分吸附。
步骤三中磁性铁酸锌纳米棒的投加量设置为0.2g/L。
步骤三中磁力搅拌器的搅拌速率为300r/min。
四、打开UV-LED灯源，加入次氯酸钠，在光催化反应装置中进行卡马西平的降解反应。
步骤四中UV-LED灯源的波长为265nm。
步骤四中次氯酸钠的投加量为50μmmol/L(按有效氯计)，次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
步骤四中反应温度控制在25℃。
步骤四中反应溶液pH设置为7。
步骤四中反应时间为30min。
五、采用磁分离磁鼓实现磁性铁酸锌纳米棒的回收，回收后的磁性铁酸锌纳米棒经去离子水和乙醇洗涤数次后烘干，得到回收后的磁性铁酸锌纳米棒。回收后的磁性铁酸锌纳米棒重复步骤三和步骤四进行循环再用实验，循环再用次数设置为5次。
即完成了磁性铁酸锌纳米棒的循环再用对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响实验。
图1为不同降解体系对卡马西平的去除效能。如图所示，磁性铁酸锌纳米棒对卡马西平的吸附效能较低，对卡马西平的去除率仅为5.0％。非棒状铁酸锌材料对卡马西平的去除率仅为3.8％。单独UV-LED辐照30min后卡马西平的降解率为11.5％，UV-LED对卡马西平的去除能力有限。50μmmol/L的次氯酸钠对10mg/L卡马西平的降解率为16.5％。当次氯酸钠与UV-LED联用时，卡马西平去除率上升至30.1％。UV-LED与磁性铁酸锌纳米棒联用时，卡马西平的去除率为20.9％。而UV-LED与非棒状铁酸锌材料联用时，卡马西平的去除率仅为17.8％。磁性铁酸锌纳米棒和非棒状铁酸锌材料与UV-LED联用时均未能有效提高对卡马西平的去除率。次氯酸钠与磁性铁酸锌纳米棒联用对10mg/L的卡马西平降解率为11.3％，次氯酸钠与非棒状铁酸锌材料联用时卡马西平的降解率降低至10.5％。磁性铁酸锌和非棒状铁酸锌材料与次氯酸钠未能发生明显的协同促进作用，对卡马西平的降解效能低下。UV-LED/氯/非棒状铁酸锌催化体系对卡马西平的去除率仅为34.8％。当采用本申请的UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒的催化体系，磁性铁酸锌纳米棒能够显著提升UV-LED/次氯酸钠体系对卡马西平的降解效能，30min内卡马西平的降解率高达91.8％。具有优秀的对卡马西平的降解效果。
图2为磁性铁酸锌纳米棒投加量对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响。如图所示，当磁性铁酸锌纳米棒的投加量<0.3g/L时，卡马西平的降解率随磁性铁酸锌纳米棒投加量的增加而提高。其中当磁性铁酸纳米棒的投加量为0.2g/L和0.3g/L时，UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系对卡马西平的降解率分别高达88.2％和92.1％。当投加量继续增加至0.4g/L时，部分磁性铁酸锌纳米棒因为团聚导致卡马西平的去除率略有下降。
图3为溶液pH对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响。如图所示，当溶液pH≤7时，UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系对卡马西平的降解率≥77.6％。当溶液pH上升至11时，UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系对卡马西平的降解率仍可达到52.4％。
图4为磁性铁酸锌纳米棒的循环再用对UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系降解卡马西平效能的影响。如图所示，经过五次循环再用实验后，UV-LED/氯/磁性铁酸锌纳米棒体系对卡马西平的降解率仍可高达78.5％，卡马西平降解率较未循环再用时仅下降9.2％，具有高效的降解率和稳定的回收循环再用性能。
图5为磁性铁酸锌纳米棒回收效能图。如图所示，在初始投加量为20.02mg时，经过五次循环实验后，回收后的磁性铁酸锌纳米棒的质量仍可高达19.28mg，磁性铁酸锌纳米棒的回收率高达96.3％。磁性铁酸锌纳米棒具有强磁性和高稳定性，可通过外加磁场实现高效的回收再用。
图6为磁性铁酸锌纳米棒和非棒状铁酸锌材料的2500倍扫描电镜图。如图所示，磁性铁酸锌纳米棒的形貌为直径100-200nm、长度为数微米的一维棒状材料，多孔结构极大的提高了样品表面积，因此具有优异的光催化效能。非棒状铁酸锌材料为微球结构，表面易发生团聚现象。
以上所述的实施例只是本发明的较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (6)
1.一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备磁性铁酸锌纳米棒：以ZnSO4·7H2O为锌源，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O为铁源，与草酸反应后前体物经煅烧制备得到磁性铁酸锌纳米棒；制备方法包括：
（1.1）将ZnSO4·7H2O和(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶解于去离子水和乙二醇的混合溶剂中得到混合溶液A，搅拌30 min；去离子水和乙二醇的体积比为1:3；混合溶液A中ZnSO4·7H2O浓度为0.05 mol/L，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O浓度为0.1 mol/L；
（1.2）将C2H2O4·2H2O溶解于去离子水和乙二醇的混合溶剂中得到混合溶液B，搅拌30min；去离子水和乙二醇的体积比为1:3；混合溶液B中C2H2O4·2H2O浓度为0.15 mol/L；
（1.3）将混合溶液B加入至混合溶液A中，得到混合溶液C，搅拌60 min；C2H2O4·2H2O和ZnSO4·7H2O的摩尔比为1:3；
（1.4）将混合溶液C于120℃下反应24 h；
（1.5）将反应得到的固体后处理后，于400℃退火2 h，加热速率为1°C/min，得到磁性铁酸锌纳米棒；
（2）将磁性铁酸锌纳米棒投加至含有PPCPs的水中后搅拌，搅拌为在黑暗条件下搅拌至少30min；
（3）向步骤（2）的溶液中加入次氯酸钠，在UV-LED照射下进行PPCPs的光催化降解反应。
2. 根据权利要求1所述一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，其特征在于，步骤（1）前体物还经过后处理，所述后处理包括洗涤、干燥、研磨；洗涤为经乙醇和去离子水各洗涤不低于3次；干燥为于80℃烘箱中干燥12 h；研磨为研磨至直径为100-200 nm。
3. 根据权利要求1所述一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，其特征在于，步骤（2）中PPCPs为卡马西平，水中卡马西平浓度为1~10mg/L。
4.根据权利要求1所述一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，其特征在于，步骤（2）中磁性铁酸锌纳米棒的投加量为0.05~0.5g/L。
5. 根据权利要求1所述一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，其特征在于，步骤（3）中次氯酸钠的投加量按有效氯计为10~200 μmmol/L。
6. 根据权利要求1所述一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，其特征在于，步骤（3）中UV-LED灯源的波长为265 nm，反应温度为15~45℃，反应pH为3~11。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102826607A (zh) * | 2012-08-15 | 2012-12-19 | 中山大学 | 介孔铁酸锌及其制备方法和由其制备的磁性碳纳米管 |
| CN107175112A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-09-19 | 济南大学 | 一种微马达光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107540062A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-01-05 | 上海师范大学 | 一种铁氧体磁性纳米颗粒去除水中双氯芬酸的方法 |
| CN108636432A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-10-12 | 湘潭大学 | 一种铁酸锌/碳酸银复合可见光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN108686665A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-10-23 | 南昌航空大学 | 一种纳米棒铁酸锌原位复合片层二氧化钛光催化材料的制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102826607A (zh) * | 2012-08-15 | 2012-12-19 | 中山大学 | 介孔铁酸锌及其制备方法和由其制备的磁性碳纳米管 |
| CN107175112A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-09-19 | 济南大学 | 一种微马达光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107540062A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-01-05 | 上海师范大学 | 一种铁氧体磁性纳米颗粒去除水中双氯芬酸的方法 |
| CN108636432A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-10-12 | 湘潭大学 | 一种铁酸锌/碳酸银复合可见光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN108686665A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-10-23 | 南昌航空大学 | 一种纳米棒铁酸锌原位复合片层二氧化钛光催化材料的制备方法 |
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