本发明涉及光催化领域,具体涉及一种用于降解黄药nife2o4/znin2s4磁性光催化剂的制备方法。
背景技术:
1、黄药在工业上常用作浮选剂,浮选废水中会残留一定量的黄药,而黄药在环境中的自然降解速度较慢,若不经处理直接排放,会对生态系统造成严重破坏。
2、处理黄药的传统技术像化学沉淀法会产生大量的固体废物,需要进一步处理。同时,其处理效果受废水ph值和沉淀剂用量的影响较大,需要使用大量的化学试剂,增加了运行成本。活性炭吸附法吸附量有限,需要定期更换,成本较高,且吸附效率也会随活性炭使用时间的增长而降低。氧化法氧化过程中需要用到大量的氧化剂,不但大大增加了成本,而且会产生有害的副产物。生物降解法降解速度较慢,需要较长的时间,降解条件也较为苛刻。传统技术的不足和市场需求之间的矛盾刺激人们开发出一种效率高、成本低,同时对环境污染小的新方法。在多方的推动下,相关技术人员把目光投向了光催化技术。
3、而传统光催化剂在光催化过程中存在着一些不足,如光利用效率低、稳定性差、回收困难等等,这些不足限制了它们的工业应用前景。为了解决这些问题,研究人员不断开发新型光催化剂,如窄带隙半导体材料、复合材料等,以提高光催化效率、稳定性和选择性。其中zis是一种窄带隙半导体,能够响应可见光,能有效地利用太阳能;另外其化学稳定性高,不易被腐蚀,是一种环境友好型材料,但zis也存在电子-空穴对复合较快的问题。为此研究人员考虑将zis与其他光催化剂复合。nfo因具有较窄的带隙,且能够响应可见光,将两者复合有助于解决电子-空穴对复合较快的问题,从而提高光催化效率。
技术实现思路
1、本发明针对以上问题,提出了一种用于降解黄药的nife2o4/znin2s4磁性光催化剂及其应用方法、制备方法,以nfo/zis作为光催化剂能够有效抑制电子-空穴对复合,在降解黄药过程中,复合光催化剂nfo/zis展现出的降解性能也要优于两种单体。
2、本发明的技术方案为:所述光催化剂为质量比为100:x的znin2s4和nife2o4复合而成,形成负载了x%nfo(nife2o4的简写)后的zis(znin2s4的简写)光催化剂。
3、其应用方法为,取x为10,即负载10%nfo后的zis光催化剂作为光催化剂投入废水中,先超声3min使光催化剂分散均匀,然后转移到光化学反应仪内,开启磁力搅拌,进行45min的暗反应,使得光催化剂和黄药之间达到吸脱附平衡后,打开光源,进行光催化反应,通过光催化反应对所照射的废水进行净化,以降解废水中的黄药。
4、其制备方法包括以下步骤:
5、步骤1、制备nfo:
6、将摩尔比为2:1的fe(no3)3·9h2o和ni(no3)2·6h2o分散到超纯水中并搅拌10min;然后用naoh溶液调节溶液ph至13;搅拌1h后,将上述溶液转移到聚四氟乙烯高压反应釜内,在180℃条件下反应12h;待反应釜自然冷却至室温后,用超纯水和无水乙醇各离心洗涤3次;最后,在60℃的烘箱中干燥12h得到nfo粉末;
7、步骤2、制备zis:
8、将摩尔比为1:2:8的zncl2、incl3·4h2o以及硫代乙酰胺分散于超纯水中,超声30min形成均匀溶液;将上述溶液连续搅拌30min后转移到聚四氟乙烯高压反应釜中,在160℃条件下反应12h;待反应釜自然冷却至室温后,用超纯水和无水乙醇各离心洗涤三次;最后,置于烘箱中在80℃下干燥12h,即可得到黄色的zis催化剂;
9、步骤3、nfo/zis材料的复合:
10、取zis分散至甲醇中,超声处理15min;随后,取nfo加入上述溶液中再超声15min,与zis与nfo的质量比为100:x,之后,将上述混合溶液在35℃条件下油浴搅拌24h,离心收集固体并在60℃的真空烘箱中干燥12h得到xnfo/zis催化剂。
11、本发明以fe(no3)3·9h2o和ni(no3)2·6h2o为原料制备nife2o4(nfo),以zncl2、incl3·4h2o和硫代乙酰胺(taa)为原料通过水热法合成znin2s4(zis),通过搅拌法合成nfo/zis复合催化剂。本发明将nfo负载在zis上,形成异质结,使其具有较强的载流子迁移率、优异的光吸收能力和多孔微结构;与纯相nfo和zis相比,复合材料nfo/zis光催化处理黄药的性能大大提高。复合后的催化剂具有磁性,便于回收,降低了应用成本。本案的复合方法简单、可行性强,在选矿废水的处理以及环境保护方面具有极大的研究价值。
1.一种用于降解黄药的光催化剂,其特征在于,所述光催化剂为质量比为100:x的znin2s4和nife2o4复合而成,形成负载了x%nfo后的zis光催化剂。
2.一种权利要求1所述的用于降解黄药的光催化剂的应用方法,其特征在于,取x为10,即负载10%nfo后的zis光催化剂作为光催化剂投入废水中,先超声3min使光催化剂分散均匀,然后转移到光化学反应仪内,开启磁力搅拌,进行45min的暗反应,使得光催化剂和黄药之间达到吸脱附平衡后,打开光源,进行光催化反应,通过光催化反应对所照射的废水进行净化,以降解废水中的黄药。
3.一种权利要求1所述的用于降解黄药的光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
