一种g-C3N4-Sn3O4-Ni电极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于放射性废水处理技术领域，具体涉及一种g

【技术实现步骤摘要】
一种g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于放射性废水处理
，具体涉及一种g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni 电极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铀是生产核能的主要核燃料，目前主要通过铀矿采冶获取。目前，铀矿采冶的力度在持续加大，铀矿采冶过程中也不可避免的产生了大量低浓度含铀废水。铀兼具化学毒性和放射毒性，其半衰期长达4.468
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109a，如不对其进行及时、有效地处理，其毒性将长期存在，并不断扩散，进而对生态环境和人类健康造成严重的威胁。
[0003]目前，水体中分离去除铀最常用的方法是吸附法，吸附法具有成本低、操作便捷、重复性好以及二次污染低等优势。但是该方法存在吸附容量有限、去除率较低以及选择性有待加强等问题。近年来，光催化还原分离富集铀的方法因其操作简单、高效和环境友好的特点逐渐成为目前的研究热点。但已经报道的光催化还原铀的体系大都需要惰性气体氛围和紫外光照射等苛刻的条件，且效率较低。
[0004]电化学方法分离富集铀凭借其速度快、可控性强、回收简便等优势，在含铀废水修复领域日益受到人们的重视，Chi等研究发现包覆壳聚糖的碳毡材料作为电极在电场作用下能够有效分离富集铀(Chi F,Zhang S,Wen J,et al. Highly Efficient Recovery ofUranium from Seawater Using an ElectrochemicalApproach[J].Industrial&Engineering Chemistry Research,2018,57(23): 8078
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8084.)，但电化学方法普遍存在提取容量有限、能耗高、效率低等问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料用于光电催化还原去除铀能高效去除含铀废水中的六价铀。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将g
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C3N4、碱金属氢氧化物、锡盐、络合剂和泡沫镍混合，进行水热反应，得到g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料。
[0009]优选的，所述碱金属氢氧化物包括NaOH或KOH；所述锡盐包括SnCl2；所述络合剂包括Na3C6H5O7·
2H2O。
[0010]优选的，所述g
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C3N4和碱金属氢氧化物的质量比为(0.225～0.75)﹕ (0.25～0.5)；
[0011]所述g
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C3N4和锡盐的质量比为(0.225～0.75)﹕(1.25～3.75)；
[0012]所述g
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C3N4和络合剂的质量比为(0.225～0.75)﹕(5～10)。
[0013]优选的，所述g
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C3N4和泡沫镍的质量比为(0.225～0.75)﹕0.25。
[0014]优选的，所述水热反应的温度为150～200℃。
[0015]优选的，所述水热反应的时间为8～16h。
[0016]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的 g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料，包括泡沫镍和负载于所述泡沫镍上的 g
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C3N4‑
Sn3O4异质结复合物。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料在去除含铀废水中铀的应用。
[0018]本专利技术还提供了一种利用光电催化法处理含铀废水中铀的方法，包括以下步骤：
[0019]以g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料为阳极，铂电极为阴极，将含铀废水和电解质混合后，进行光电催化反应，得到处理后废水；所述g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni 电极材料为上述技术方案所述g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料。
[0020]优选的，所述光电催化反应为可见光恒压电催化，所述含铀废水中还包括加入空穴捕获剂，所述电解质为Na2SO4水溶液。
[0021]本专利技术提供了一种g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料的制备方法，包括以下步骤：将g
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C3N4、碱金属氢氧化物、锡盐、络合剂和泡沫镍混合，进行水热反应，得到g
‑
C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料。本专利技术采用水热法一步合成得到 g
‑
C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料，Sn3O4具有优越的可见光响应性和光电转化性能，同时可以与g
‑
C3N4形成异质结，能有效地分离光生电子和空穴，并提供不同的活性位点催化氧化和还原反应，从而提高g
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C3N4的光催化性能。在光电催化反应中，g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料在光照下产生的光生电子在外电场的作用下迅速转移至阴极，同时，含铀废水中的铀会在电吸附的作用下迁移至阴极进而被光生电子还原固定在阴极表面。此外，光生电子的转移能够避免光生电子对与空穴复合，提高材料对铀的光催化还原性能，而且在光电催化过程中外加电压能够促使光生电子转移至对电极，促进光生电子
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空穴对分离，从而有效提高光催化活性。因此，g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料具有较高的光电催化活性，用其作为阳极组成的光电催化反应体系对含铀废水进行处理，能有效去除含铀废水中的六价铀。
[0022]实施例结果表明，在可见光照射、室温、空气气氛下，g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni 电极材料作为阳极组成的光电催化反应体系对U(VI)浓度为10mg/L的含铀废水中U(VI)的去除率在48h内可达到94.3％。用g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料作为阳极组成的光电催化体系对含铀废水进行处理的方法具有操作简便、高效、耗能低等优点。
附图说明
[0023]图1为Ni电极(实施例1中的泡沫镍)的扫描电镜图；
[0024]图2为实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料的制备方法，包括以下步骤：将g
‑
C3N4、碱金属氢氧化物、锡盐、络合剂和泡沫镍混合，进行水热反应，得到g
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C3N4‑
Sn3O4‑
Ni电极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属氢氧化物包括NaOH或KOH；所述锡盐包括SnCl2；所述络合剂包括Na3C6H5O7·
2H2O。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述g
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C3N4和碱金属氢氧化物的质量比为(0.225～0.75)﹕(0.25～0.5)；所述g
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C3N4和锡盐的质量比为(0.225～0.75)﹕(1.25～3.75)；所述g
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C3N4和络合剂的质量比为(0.225～0.75)﹕(5～10)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述g
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C3N4和泡沫镍的质量比为(0.225～0.75)﹕0.25。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为150～200...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴仲然，丁德馨，孙玉素，李乐，张辉，胡南，李广悦，王永东，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：