復合光催化劑及其制備方法和應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑及其制備方法和應用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著醫(yī)學工業(yè)的不斷發(fā)展，制藥廢水給環(huán)境帶來的負面影響越來越嚴重，特別是抗生素的生產(chǎn)，廢水量大，對環(huán)境污染嚴重?？股厮幬锿ǔ：协h(huán)結(jié)構(gòu)及氮元素，排放到自然界后，通過一系列的化學過程很有可能被硝基化，形成的亞硝基化合物特別是N-亞硝基化合物，不僅毒性大，還可能具有致突變性與致癌性?？股毓I(yè)廢水的傳統(tǒng)凈化技術(shù)有物化法與生化法。傳統(tǒng)物化法處理效率低，成本高；生化法如活性污泥法處理抗生素廢水時，因為抗生素可抑制甚至殺死活性微生物，使抗生素降解不徹底，處理效率比較低。因此，尋找一種新的技術(shù)成為目前的首要問題。半導體光催化技術(shù)可以將有毒的有機污染物氧化還原，使其完全降解為co2、h2o等無毒物質(zhì)。近年來，光催化技術(shù)在廢水處理、空氣凈化及抗菌消毒等方面得到了廣泛應用。
[0003]半導體納米粒子在光的照射下，能夠把光能轉(zhuǎn)變成化學能，從而促進有機物的降解。目前研究中較常使用的光催化劑為Ti02、Zn0、Sn02等。人們普遍認為T1 2光催化穩(wěn)定性較好，其研究及應用也最廣，而ZnO具有和Ti02相似的禁帶寬度，并且在許多情況下納米ZnO比Ti02具有更高的光催化活性。因此納米ZnO光催化劑是一種有著較大應用潛力，然而這種材料難以回收進行重復利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述不足，本發(fā)明提供了一種磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑及其制備方法和應用，結(jié)合水熱法和水浴法使制備的光催化劑兼具化學穩(wěn)定性高、降解效率好、磁分離效果好等特性，提高了它的可重復利用性。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006]—種磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0007]S1:ZnFe204的制備；
[0008]S2:稱取步驟S1中所述ZnFe204溶解于無水乙醇中，隨后加入醋酸鋅在80°C溫度下水浴攪拌沸騰，得溶液A ;
[0009]S3:稱取L1H.H20加入到無水乙醇溶液中，超聲處理混合均勻，得到溶液B ;
[0010]S4:將步驟S3中所述溶液B逐滴加入步驟S2中所述溶液A中，滴加完畢后在80°C水浴條件下繼續(xù)攪拌反應4-6h，后經(jīng)磁選分離、去離子水和無水乙醇洗滌、真空干燥后即得到所述磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑。
[0011]優(yōu)選的，步驟S2中所述ZnFe204和醋酸鋅的質(zhì)量比為1?5:3.3 ;所述ZnFe 204和無水乙醇的固液比為0.1?0.5g:100mLo
[0012]優(yōu)選的，步驟S3中所述L1H.H20和ZnFe204的質(zhì)量比為0.3:1?5。
[0013]優(yōu)選的，步驟S4中所述滴加的時間為10-20min ;所述去離子水和無水乙醇洗滌的次數(shù)均為5次；所述真空干燥的溫度為60°C，真空干燥的時間為12h。
[0014]優(yōu)選的，步驟S1中所述ZnFe204的制備過程為:
[0015]稱取1.092g FeCl3.6H20固體和0.272g ZnCl2固體加入到70mL乙二醇中，攪拌均勻后再加入2.312g乙酸鈉，繼續(xù)攪拌至均勻；將混合液轉(zhuǎn)移到反應釜中于210°C下反應72h，反應后得到ZnFe204空心納米微球；后經(jīng)磁選分離、去離子水和無水乙醇洗滌、真空干燥后即得ZnFe204。
[0016]利用一種磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑的制備方法制得的磁性ZnOOZnFe 204復合光催化劑。
[0017]利用所述磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑在抗生素廢水中降解環(huán)丙沙星的應用。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019]本發(fā)明所述的磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑制備方法，通過以具有磁性的半導體ZnFe204為載體，利用水熱法和水浴法相結(jié)合的技術(shù)手段制備出ZnOOZnFe 204復合光催化劑；該制備方法不會造成資源浪費與附加污染的形成，且操作簡便，成本較低，是一種綠色環(huán)保的高效處理技術(shù)。本發(fā)明所制備的磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑兼具化學穩(wěn)定性高、降解效率好、磁分離效果好等特性，實現(xiàn)了該催化劑的迅速回收和高效利用。將所制備得到的磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑應用于降解環(huán)丙沙星的反應中，當PH值為7時，其降解率在60min內(nèi)可達95.73%。
【附圖說明】
[0020]圖1為ZnFe204的透射電鏡(TEM)圖譜。
[0021]圖2為磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑的透射電鏡(TEM)圖譜。
[0022]圖3為磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑的EDS圖。
[0023]圖4為磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑的X射線衍射譜圖。
[0024]圖5為ZnFe204和磁性ZnOOZnFe 204復合光催化劑的固體紫外漫反射譜圖。
[0025]圖6為磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑的磁分離特性譜圖。
[0026]圖7為磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑光催化降解環(huán)丙沙星溶液的5次循環(huán)光催化效果圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。
[0028]實施例
[0029]S1:ZnFe204的制備:
[0030]稱取1.092g FeCl3.6H20固體和0.272g ZnCl2固體加入到70mL乙二醇中，攪拌均勻后再加入2.312g乙酸鈉，繼續(xù)攪拌至均勻；將混合液轉(zhuǎn)移到反應釜中于210°C下反應72h，反應后得到ZnFe204空心納米微球；后經(jīng)磁選分離、去離子水和無水乙醇各洗滌五遍、在60°C下真空干燥12h后即得ZnFe204。
[0031]S2:Zn0@ZnFe204的制備:
[0032]稱取0.35g ZnFe204溶解在盛有50mL無水乙醇的燒杯中，再稱取0.33g醋酸鋅加入上述燒杯中，將以上溶液轉(zhuǎn)換到三口燒瓶裝置中，并且在80 V水浴下劇烈攪拌沸騰；再稱取0.03g L1H.Η20加入到50mL的無水乙醇中，超聲30min，溶液均勻混合后在10?20min之內(nèi)逐滴加入到上述溶液中，80 °C水浴條件下劇烈攪拌5.5h，磁選分離，去離子水和無水乙醇各洗滌五遍，60°C下真空干燥12h，即得到所述磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑。
[0033]對制備所得到的磁性Zn0@ZnFe204復合光催化劑進行表征，得到如下結(jié)果:
[0034]由圖1和圖2中可以看出，ZnFe204為空心納米微球、直徑為500nm左右；而ZnOiZnFe204的周圍有一層均勻的小顆粒，厚度為50nm左右，說明ZnO已成功包覆ZnFe 204。
[0035]由圖3所示的EDS圖中可以看出包含Zn、Fe、0三種元素，進一步說明了 Zn0@ZnFe204光催化劑的復合成功。從圖4中的衍射峰2 Θ =29.86。,35.21。，56.68° ,62.25。，對應的