一种正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3及其制备方法和应用。将SnO2、Bi2O3和CdSe粉末加入蒸馏水中，调节所得混合溶液PH＝5，超声分散10min后，磁力搅拌4～6h，所得产物用蒸馏水洗涤，离心，80℃干燥，最后于450℃煅烧2h，研磨，得正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3。本发明专利技术的正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3，可有效抑制光生电子和空穴的复合，扩宽光的响应范围，同时也可提供更多的空穴进行声催化降解，合成的SnO2–CdSe–Bi2O3应用于超声降解有机染料废水中，具有很高的声催化降解活性。

A symmetrical symmetrical double Z system catalyst SnO2 - CdSe - Bi2O3 and its preparation method and Application

The present invention relates to a symmetrical double Z-type system acoustic catalyst SnO2-CdSe-Bi2O3 and its preparation method and application. SnO2, Bi2O3 and CdSe powders were added into distilled water to adjust the mixed solution PH=5. After ultrasonic dispersing for 10 minutes, the magnetic stirring was carried out for 4-6 hours. The product was washed with distilled water, centrifuged, dried at 80 C, and calcined at 450 C for 2 hours. After grinding, the symmetrical double Z-type acoustic catalyst SnO2 CdSe Bi2O3 was obtained. The symmetrical double Z-type system acoustic catalyst SnO2-CdSe-Bi2O3 of the invention can effectively inhibit the photogenerated electrons and holes compounding, widen the response range of light, and also provide more holes for acoustic catalytic degradation. The synthesized SnO2-CdSe-Bi2O3 is applied to the ultrasonic degradation of organic dye wastewater and has high acoustic catalysis. Degradation activity.

【技术实现步骤摘要】
一种正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3及其制备方法和应用
本专利技术属于超声催化降解领域，尤其涉及一种具有正对称双Z型体系的催化剂及在超声降解有机染料的应用。
技术介绍
随着社会经济的迅速发展，大量含有有机污染物的工农业废水进入水体。由于这些污染物具有高毒性、难降解和易累积等特点，对生态系统和人类健康构成了严重威胁。水中有机污染物的危害引起了世界范围的广泛关注。很多研究表明，对于组成复杂的有机污染物，传统和单一的生物、化学和物理方法难以去除，或去除效率较低。光催化具有矿化作用强、清洁环保，节约能源等优点而被人们广泛应用在降解有机污染物中。然而，对于高浓度，透明度低或不透明的有机污染物光催化却是无能为力的。这时，采用声催化(超声与光催化剂结合)降解有机污染物的方法是必要的。声催化是一项近年来发展起来的新型水处理技术，其借助超声空化作用、自由基效应等强化催化剂的催化性能，从而实现有机污染物的高效降解。据报道，世界上每年大约生产700000吨染料，其中大约10–15％的合成纺织染料在生产或加工过程中被浪费掉，并与废水一起排放，污染水源，严重地影响人类社会。其中，罗丹明B是一种人工合成的阳离子型碱性染料，具有色度高、有毒、可生化性差等特点，污染水体后严重影响水质和降低水生生物的光合作用。因此，处理含染料废水是紧急迫切的。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计合成一种具有正对称双Z型体系的声催化剂(SnO2–CdSe–Bi2O3)，可用于有效分离光生电子和空穴的复合，扩宽光的响应范围，同时还可以提供更多的空穴，进行高效的超声降解有机染料。本专利技术采用的技术方案是：一种正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3，所述的正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3中，按质量比，SnO2:CdSe:Bi2O3＝1:2:1。一种正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3的制备方法，包括如下步骤：将SnO2、Bi2O3和CdSe粉末加入蒸馏水中，调节所得混合溶液PH＝5，超声分散10min后，磁力搅拌4～6h，所得产物用蒸馏水洗涤，离心，80℃干燥，最后于450℃煅烧2h，研磨，得正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3。进一步的，所述的SnO2的制备方法包括如下步骤：将SnCl4·5H2O溶解在无水乙醇和蒸馏水的混合溶液中，然后放入高压釜密封并在180℃的烘箱中加热12h，将高压釜自然冷却至室温后，离心，所得沉淀物依次用无水乙醇和去离子水洗涤后，在60℃下干燥。进一步的，所述的CdSe的制备方法包括如下步骤：将Na2SO3、Se粉和蒸馏水，于70℃的恒定温度剧烈搅拌，形成Na2SeSO3溶液；将NH4OH溶液加入到Cd(CH3COO)2水溶液中，形成Cd(NH3)42+溶液；将Cd(NH3)42+溶液迅速加入到Na2SeSO3溶液，并在80℃继续搅拌3h，离心，所得沉淀为CdSe。进一步的，所述的Bi2O3的制备方法包括如下步骤：取Bi(NO3)3·5H2O溶于含有水溶性淀粉的水溶液中，缓慢滴加NH3·H2O溶液，调节pH＝11.00～12.00，40～60℃条件下磁力搅拌混合均匀，调节pH＝11.00～12.00，得前驱体Bi(OH)3；将前驱体Bi(OH)3密封在高压釜中，并在180℃条件下加热12h；所得产物依次用蒸馏水和乙醇洗涤，在60℃下干燥，研磨，最后于600℃下煅烧2h，得Bi2O3。上述的正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3在超声降解有机染料中的应用。方法如下：于含有有机染料的废水中，加入权利要求1所述的正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3，在超声照射下，声催化降解有机染料。优选的，所述的有机染料为罗丹明B。本专利技术的正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3在超声波照射下声催化降解有机染料溶液过程分析：有机染料的超声催化降解与超声空化效应引起的声致发光和“热点”有关。超声空化是一种极其复杂的物理现象。它是指在超声波的作用下，液体中微小的空化气泡被强化，表现为空化气泡的振荡、生长、收缩和崩塌等一系列动态过程。空化气泡崩塌时，在很短的时间内就会产生高温高压。温度变化速率高达109K/s，伴随着强激波(均质相)和流体速度高达400km(非均质相)，为一般条件下难以或不可能实现的化学反应提供了特殊的物理环境。这样的高温可以分解一些水分子(H2O)，产生氢自由基(·H)和羟基自由基(·OH)。氢自由基(·H)可与氧分子(O2)反应，形成超氧自由基(·O2–)。这些产生的活性自由基被扩散到溶液中，降解有机染料。此外，超声空化效应引起的声致发光还能产生较宽的波长范围的光，可被催化剂利用。本专利技术的有益效果：本专利技术的正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3具有Z型催化体系的优点，可以有效的抑制电子和空穴的分离，同时更加有效的扩宽了光的响应范围，几乎覆盖整个近紫外区和可见区。更值得关注的是针对SnO2，CdSe和Bi2O3带宽特点和导带、价带位置的独特性，设计了正对称双Z型体系的催化体系，与SnO2，CdSe和Bi2O3以及Z型催化体系的SnO2–CdSe和CdSe–Bi2O3相比，在超声照射下正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3降解有机染料的效率有了大幅度提高，并且性质稳定。本专利技术的正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3具有新颖、高效、可重复利用等特点，可广泛应用于水体净化、废水治理等环保领域，前景广阔。附图说明图1a是SnO2的X射线粉末衍射(XRD)图。图1b是CdSe的X射线粉末衍射(XRD)图。图1c是Bi2O3的X射线粉末衍射(XRD)图。图1d是SnO2–CdSe的X射线粉末衍射(XRD)图。图1e是CdSe–Bi2O3的X射线粉末衍射(XRD)图。图1f是SnO2–CdSe–Bi2O3的X射线粉末衍射(XRD)图。图2是SnO2，CdSe，Bi2O3，SnO2–CdSe，CdSe–Bi2O3和SnO2–CdSe–Bi2O3的扫描电子显微镜(SEM)图。图3a是Sn的X射线光电子光谱(XPS)图。图3b是O的X射线光电子光谱(XPS)图。图3c是Cd的X射线光电子光谱(XPS)图。图3d是Se的X射线光电子光谱(XPS)图。图3e是Bi的X射线光电子光谱(XPS)图。图3f是SnO2–CdSe–Bi2O3的X射线光电子光谱(XPS)图。图4是SnO2，CdSe，Bi2O3，SnO2–CdSe，CdSe–Bi2O3和SnO2–CdSe–Bi2O3的光致发光(PL)图。图5a是在不同时间段中声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3降解罗丹明B的紫外吸收光谱图。图5b是罗丹明B在超声催化降解过程中的紫外–可见光谱(UV–vis)图和总有机碳量(TOC)图。图6是正对称双Z型声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3重复使用五次的降解率变化图。图7a是不同催化剂在超声辐射下在不同时间点的降解效果图。图7b是相应的动力学效果图。图8是正对称双Z型声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3对催化降解不同有机染料的影响。图9是正对称双Z型声催化剂SnO2–CdSe–Bi2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3，其特征在于，所述的正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3中，按质量比，SnO2:CdSe:Bi2O3＝1:2:1。

【技术特征摘要】
1.一种正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3，其特征在于，所述的正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3中，按质量比，SnO2:CdSe:Bi2O3＝1:2:1。2.一种正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将SnO2、Bi2O3和CdSe粉末加入蒸馏水中，调节所得混合溶液PH＝5，超声分散10min后，磁力搅拌4～6h，所得产物用蒸馏水洗涤，离心，80℃干燥，最后于450℃煅烧2h，研磨，得正对称双Z型体系声催化剂SnO2–CdSe–Bi2O3。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的SnO2的制备方法包括如下步骤：将SnCl4·5H2O溶解在无水乙醇和蒸馏水的混合溶液中，然后放入高压釜密封并在180℃的烘箱中加热12h，将高压釜自然冷却至室温后，离心，所得沉淀物依次用无水乙醇和去离子水洗涤后，在60℃下干燥，得SnO2。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的CdSe的制备方法包括如下步骤：将Na2SO3、Se粉和蒸馏水，于70℃的恒定温度下剧烈搅拌，形成Na2Se...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君，李思怡，张朝红，张萌，王国伟，乔静，张洪波，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21