本发明专利技术公开了一种石墨烯/氮杂石墨烯‑铁酸锌智能光催化剂的光催化脱氮用途。所述石墨烯/氮杂石墨烯‑铁酸锌智能光催化剂可选择性地吸附并在可见光照射下光催化脱氮。所述石墨烯/氮杂石墨烯‑铁酸锌智能光催化剂包括石墨烯或氮杂石墨烯和铁酸锌，所述铁酸锌分布于所述石墨烯或氮杂石墨烯的层状结构表面和/或内部，其中所述铁酸锌为尖晶石型结构，且所述铁酸锌具有Fd3m空间群结构。本发明专利技术提供的石墨烯/氮杂石墨烯‑铁酸锌智能光催化剂可选择性地光催化脱氮，并且在可见光照射下可实现污水脱氮，本发明专利技术提供的智能光催化剂重复光催化脱氮5‑10次后，氨氮的脱氮率仍在95％以上。本发明专利技术提供的述智能光催化剂制备方法简单、原料价格低廉、条件易控，大大提高了生产效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种智能光催化剂，特别涉及一种石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂及其选择性地光催化脱氮，属于光催化
技术介绍
2007年太湖蓝藻污染事件引起全国对氨氮污染的高度关注，氨氮处理方法分为生物法、物理法和化学法。目前，低浓度的氨氮(<100mg/L)可以通过硝化-反硝化工艺脱氮，硝化作用分为氨氧化和亚硝酸氧化，形成的硝酸盐通过反硝化变成气体排出达到脱氮效果。但是在高氨氮重污染条件下，由于细菌对气候、温度、有机物、溶解氧等因素非常敏感，该方法成本高，管理维护的投入高，因此需要开发新的脱氮工艺。随着科学技术的发展，研究人员探索利用半导体材料(主要为TiO2)作为光催化剂来降解氨氮，但这些研究工作为开发太阳能净化环境作出了积极的尝试，但是光催化降解氨氮缺乏选择性，而且TiO2只能利用太阳能中的紫外光，不能利用其可见光，因此太阳能的利用率不高。因此，需要开发高效高选择的光催化剂，以便快速、稳定、持久、廉价、清洁地实现脱氮的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂的光催化脱氮用途，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例中提供了一种石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂选择性吸附并光催化脱氮的用途。所述石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂包括石墨烯和/或氮杂石墨烯和铁酸锌，所述铁酸锌分布于所述石墨烯和/或氮杂石墨烯的层状结构表面和/或内部，其中所述铁酸锌为尖晶石型结构，且所述铁酸锌具有Fd3m空间群结构。本专利技术实施例中还提供了一种石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂的制备方法，其包括以下步骤：将可溶性锌盐、可溶性铁盐与石墨烯/氮杂石墨烯溶解于溶剂中混合均匀，之后调节溶液为碱性，再将溶液于150-200℃条件下反应6-10h，制得所述石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：(1)本专利技术提供的石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂可选择性地降解水体中的氨氮，并且可有效地利用可见光脱氮。所述催化剂重复光催化脱氮5-10次后，氨氮的脱氮率仍为95％以上。(2)本专利技术提供的石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂中包括石墨烯/氮杂石墨烯，增强了可见光的吸收利用率，减少了光生电子与光生空穴的复合率，且本专利技术的智能光催化剂能够识别氨氮，并将其光催化氧化成氮气放出，实现水体的廉价脱氮。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1中铁酸锌(ZnFe2O4)、石墨烯-铁酸锌(rG-ZnFe2O4)、氮杂石墨烯-铁酸锌(NG-ZnFe2O4)与石墨烯(rG)的XRD图；图2是本专利技术实施例1中铁酸锌(ZnFe2O4)、石墨烯-铁酸锌(rG-ZnFe2O4)、吸附氨氮的石墨烯-铁酸锌、同时吸附氨氮及罗丹明B的石墨烯-铁酸锌的拉曼光谱图；图3a-图3d是本专利技术实施例1中不同物质的TEM图，其中图3a是石墨烯(rG)的TEM图，图3b是铁酸锌(ZnFe2O4)的TEM图、图3c是石墨烯-铁酸锌(rG-ZnFe2O4)的TEM图，图3d是氮杂石墨烯-铁酸锌(NG-ZnFe2O4)的TEM图；图4是本专利技术实施例1中的石墨烯-铁酸锌(rG-ZnFe2O4)重复使用8次的脱氮效率与脱氮时间的关系曲线图；图5为本专利技术实施例1中石墨烯-铁酸锌(rG-ZnFe2O4)催化剂降解氨氮的光催化降解曲线图；图6为本专利技术对比例1中石墨烯-铁酸锌(rG-ZnFe2O4)催化剂降解氨氮和罗丹明B的光催化降解曲线图。图7为本专利技术对比例2中石墨烯-铁酸锌(rG-ZnFe2O4)催化剂降解氨氮和甲基橙的光催化降解曲线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本专利技术的实施方式仅仅是示例性的，并且本专利技术并不限于这些实施方式。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。本专利技术的反应机理包括以下步骤：NH3+·OH→NH2+H2O........................(1)NH2+·OH→NH+H2O.........................(2)NH+·OH→N+H2O............................(3)NHx+NHy→N2Hx+y(x,y＝0,1,2)..............(4)N2Hx+y+(x+y)OH→N2+(x+y)H2O..........(5)本专利技术实施例中提供了一种石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂选择性吸附并降解氨氮中的用途。进一步的，所述石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂包括石墨烯/氮杂石墨烯和铁酸锌，所述铁酸锌分布于所述石墨烯/氮杂石墨烯的层状结构表面或内部，其中所述铁酸锌为尖晶石型结构，且所述铁酸锌具有Fd3m空间群结构。更进一步的，所述铁酸锌晶体中氧离子是按面心立方结构分布的，相邻的4个氧离子中心连线可获得四面体结构和/或相邻8个氧离子连接为八面体结构，锌离子占据四面体的间隙，铁离子占据八面体的间隙。更进一步的，所述智能光催化剂中铁酸锌的质量百分比为100-90％。进一步的，所述智能光催化剂中石墨烯/氮杂石墨烯的质量百分比为0％-10％。本专利技术实施例中还提供了一种石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂的制备方法，其包括以下步骤：将可溶性锌盐、可溶性铁盐与石墨烯/氮杂石墨烯溶解于溶剂中混合均匀，之后调节溶液为碱性，再将溶液于150-200℃条件下反应6-10h，制得所述石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂。进一步的，所述可溶性锌盐与可溶性铁盐的摩尔比为1：1-3。进一步的，所述的可溶性锌盐包括Zn(NO3)2·6H2O，但不限于此。进一步的，所述的可溶性铁盐包括Fe(NO3)3·9H2O，但不限于此。进一步的，所述的碱性溶液包括NaOH溶液，但不限于此。该方法还包括：将反应釜置于温度为180-200℃的条件下反应8-10h，之后用去离子水洗涤，然后将其置于温度为40-80℃的真空干燥箱内干燥，即制得所述的石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂。进一步的，采用0.1mol/LNaOH溶液调节所述待测样品的pH值。以下结合附图和实施例对本专利技术的技术作进一步的解释说明。实施例1采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO)：将2.0g石墨(99.85％)与1.0g硝酸钠放入500ml烧杯中，加入50ml浓硫酸，在冰浴条件下缓慢加入6.0g高锰酸钾，搅拌反应2h，然后升温至35℃后继续搅拌2h，接着缓慢加入200ml的去离子水，持续搅拌20min，再加入20ml5％的双氧水，还原未反应的高锰酸钾，至溶液变成亮本文档来自技高网...
【技术保护点】
石墨烯/氮杂石墨烯‑铁酸锌智能光催化剂选择性吸附并光催化脱氮的用途。
【技术特征摘要】
1.石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂选择性吸附并光催化脱氮的用途。2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述石墨烯/氮杂石墨烯-铁酸锌智能光催化剂包括石墨烯和/或氮杂石墨烯和铁酸锌，所述铁酸锌分布于所述石墨烯和/或氮杂石墨烯的层状结构表面和/或内部，其中所述铁酸锌为尖晶石型结构，且所述铁酸锌具有Fd3m空间群结构。3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述铁酸锌晶体中氧离子是按面心立方结构分布的，相邻的4个氧离子中心连线可获得四面体结构和/或相邻8个氧离子连接为八面体结构，锌离子占据四面体的间隙，铁离子占据八面体的间隙。4.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述智能光催化剂中铁酸锌的质量百分比含量为90-100％；和/或，所述智能光催化剂中石墨烯和/或氮杂石墨烯的质量百分比含量为0％-10％。5.根据权利要求1所述的用途，其特征在于包括：将所述活智能光催化剂加入可能含有氨氮的水体并形成混合体系，再以可见光照射所述混合体系，使水体中的氨氮被降解为N2气，实现水体中氨氮的脱除。6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于包括：调节所述混合体系至呈碱性，再以可见光照射所述混合体系，实现水体中氨氮的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘守清，周洋，
申请(专利权)人：苏州科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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