一种可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物光催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物光催化剂的制备方法及其应用，其特征在于：包括，将氧化石墨置于蒸馏水中进行超声分散处理，配制氧化石墨悬浮液；将硝酸锌和硝酸铁溶解于蒸馏水中形成金属盐溶液；将金属盐溶液加入氧化石墨悬浮液中，持续均匀形成金属盐‑氧化石墨混合液；用碱性溶液调节金属盐‑氧化石墨混合液的pH至7～8.5，搅拌均匀后，25～40℃共沉淀反应12～18h，过滤，收集沉淀物，洗涤，干燥得到锌铁双金属氢氧化物/氧化石墨烯前驱体，煅烧反应，得所述光催化剂。得到的光催化剂大大了改善其光催化降解四环素的性能，且制备工艺简单，条件易控，制备过程绿色环保、成本低，适合大规模的生产。

【技术实现步骤摘要】
一种可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物光催化剂的制备方法及其应用
本专利技术属于磁性催化剂领域，具体涉及一种可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物光催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
过去几十年来，水污染已成为影响我们健康的严重的环境问题。为了有效去除水中的化学污染物(如抗生素残留物)，半导体介导的光催化技术由于其耗能低，环保而引起研究人员的广泛关注。目前，研究人员开发了各种用于水污染修复的光催化剂，如金属氧化物，金属硫化物，层状双金属氢氧化物，混合双金属氧化物等。在这些光催化剂中，作为新一代光催化剂的混合双金属氧化物(MMO)由于其独特的光学特性和良好的热稳定性而被认为是有前景的光催化材料。目前，由于MMO的易团聚和电子-空穴对的快速重组，会造成其光催化活性降低，从而限制了其实际应用，且往往制备MMO工艺较为复杂，进一步限制了其工业化应用。因此，复合合适的载体，促进光生电子-空穴对的分离，抑制纳米颗粒的团聚，有效地改善MMO的光催化性能的同时，实现制备工艺简单、绿色环保，易于实现工业化应用是当前亟待解决的问题。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术其中一个目的是实现工业化制备石墨烯基混合双金属氧化物复合光催化剂，克服现有技术的不足，提供一种制备工艺简单，条件易控，制备过程绿色环保，制备成本低的复合光催化剂制备方法。为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：一种可磁性分离的石墨烯基混合双金属氧化物光催化剂的制备方法，包括，将氧化石墨置于蒸馏水中进行超声分散处理，配制成浓度为14.7～49.2g/L的氧化石墨悬浮液；将硝酸锌和硝酸铁溶解于蒸馏水中形成金属盐溶液，其中，硝酸锌和硝酸铁的摩尔比为2:1，金属盐溶液中硝酸铁浓度为10.1g/L；将金属盐溶液加入氧化石墨悬浮液中，持续搅拌60min，形成金属盐-氧化石墨混合液，其中，以体积比计，金属盐溶液：氧化石墨悬浮液为1:1；用碱性溶液调节金属盐-氧化石墨混合液的pH至8～10，搅拌均匀后，25～40℃共沉淀反应12～18h，过滤，收集沉淀物，洗涤，干燥得到锌铁双金属氢氧化物/氧化石墨烯前驱体；将锌铁双金属氢氧化物/氧化石墨烯前驱体置于管式炉中进行煅烧反应，得所述复合光催化剂。作为本专利技术所述可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述将氧化石墨置于蒸馏水中进行超声分散处理，超声时间为10min，超声功率为250W，超声频率为40kHz。作为本专利技术所述可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述碱性溶液，由氢氧化钠和碳酸钠组成，其摩尔比为2:1；其中，所述碱性溶液中氢氧化钠摩尔浓度为1mol/L。作为本专利技术所述可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：共沉淀反应，共沉淀反应温度为40℃，反应时间为12h。作为本专利技术所述可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述洗涤，洗涤剂为无水乙醇，洗涤次数为3次。作为本专利技术所述可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述干燥得到锌铁双金属氢氧化物/氧化石墨烯前驱体，干燥温度为60～80℃，干燥时间为12～14h。作为本专利技术所述可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述煅烧反应，煅烧时气体氛围为N2或Ar中的一种，煅烧温度为450～600℃，升温速率为2.5～10℃/min，煅烧时间为2～4h。本专利技术另一个目的是制备出一种对四环素具有优异光催化降解性能的复合光催化剂，提供一种制备可磁性分离且具有优异光催化降解性能的复合光催化剂。为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：一种可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂，其特征在于：所述可磁性分离的锌铁混合双金属氧化物均匀地生长在片状石墨烯上，锌铁混合双金属氧化物与石墨烯的质量比为100：5～15。作为本专利技术所述可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂在降解四环素中的应用。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术通过低温共沉淀法制备出LDH/GO前驱体，通过对前驱体进行煅烧处理，得到该高效稳定且可磁性分离的可见光石墨烯基混合双金属氧化物光催化剂，制得的光催化剂不仅有效地抑制了MMO的团聚，而且促进了MMO中光生电子-空穴对的分离，能大大改善其光催化降解四环素的性能，实现了石墨烯基混合双金属氧化物光催化剂的制备及光催化降解抗生素废水中四环素的目的。(2)本专利技术采用低温共沉淀法(40℃，10h)再煅烧制得本专利技术所述光催化剂，相比采用高温水热法(100℃，14h)，制备时间相对较短，合成温度相对较低以及共沉淀法制备的前驱体产量比水热法制备前驱体产量高，采用低温共沉淀-煅烧法，与高温水热法相比成本更低。本专利技术所制备的可磁性分离的石墨烯基混合双金属氧化物光催化剂的制备工艺简单，条件易控，制备过程绿色环保，制备成本低，适合大规模的生产以及应用。(3)本专利技术制备的MMO/RGO可磁性分离，可回收利用5次后，光催化降解效率仍可保持在94％，表明光催化剂具有良好的可重复使用性，具有良好的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为实施例3所制备的可磁性分离的可见光石墨烯基混合双金属氧化物光催化剂的SEM图。图2为实施例3所制备的可磁性分离的可见光石墨烯基混合双金属氧化物光催化剂的TEM图。图3为实施例1～5和对照实施例2制得的光催化剂的降解图。图4为实施例3和对照实施例1～3制得的光催化的降解图。图5为实施例3所制备的可磁性分离的可见光石墨烯基混合双金属氧化物光催化剂在可见光下对四环素的循环降解图。图6为实施例3所制备的可磁性分离的可见光石墨烯基混合双金属氧化物光催化剂在可见光下循环降解前后的XRD图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。实施例1(1)将氧化石墨置于蒸馏水中进行超声分散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括，将氧化石墨置于蒸馏水中进行超声分散处理，配制成浓度为14.7～49.2g/L的氧化石墨悬浮液；将硝酸锌和硝酸铁溶解于蒸馏水中形成金属盐溶液，其中，硝酸锌和硝酸铁的摩尔比为2:1，金属盐溶液中硝酸铁浓度为10.1g/L；将金属盐溶液加入氧化石墨悬浮液中，持续搅拌60min，形成金属盐‑氧化石墨混合液，其中，以体积比计，金属盐溶液：氧化石墨悬浮液为1:1；用碱性溶液调节金属盐‑氧化石墨混合液的pH至8～10，搅拌均匀后，25～40℃共沉淀反应12～18h，过滤，收集沉淀物，洗涤，干燥得到锌铁双金属氢氧化物/氧化石墨烯前驱体；将锌铁双金属氢氧化物/氧化石墨烯前驱体置于管式炉中进行煅烧反应，得所述复合光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括，将氧化石墨置于蒸馏水中进行超声分散处理，配制成浓度为14.7～49.2g/L的氧化石墨悬浮液；将硝酸锌和硝酸铁溶解于蒸馏水中形成金属盐溶液，其中，硝酸锌和硝酸铁的摩尔比为2:1，金属盐溶液中硝酸铁浓度为10.1g/L；将金属盐溶液加入氧化石墨悬浮液中，持续搅拌60min，形成金属盐-氧化石墨混合液，其中，以体积比计，金属盐溶液：氧化石墨悬浮液为1:1；用碱性溶液调节金属盐-氧化石墨混合液的pH至8～10，搅拌均匀后，25～40℃共沉淀反应12～18h，过滤，收集沉淀物，洗涤，干燥得到锌铁双金属氢氧化物/氧化石墨烯前驱体；将锌铁双金属氢氧化物/氧化石墨烯前驱体置于管式炉中进行煅烧反应，得所述复合光催化剂。2.如权利要求1所述的可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述将氧化石墨置于蒸馏水中进行超声分散处理，超声时间为10min，超声功率为250W，超声频率为40kHz。3.如权利要求1所述的可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述碱性溶液，由氢氧化钠和碳酸钠组成，其摩尔比为2:1；其中，所述碱性溶液中氢氧化钠摩尔浓度为1mol...

【专利技术属性】
技术研发人员：何光裕，陈海群，魏莹，袁菁菁，陈群，何明阳，孙小强，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32