一种用于废水处理的复合光热催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于废水处理的复合光热催化剂及其制备方法，属于半导体光热催化反应技术领域，其制备方法包括以下步骤：（1）将锌源化合物、铟源化合物和硫源化合物溶解于去离子水和丙三醇的混合溶液中，搅拌后在（100

【技术实现步骤摘要】
一种用于废水处理的复合光热催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体光热催化反应
，具体涉及一种用于废水处理的复合光热催化剂


技术介绍

[0002]工业和生活废水中含有多种污染物，如有机污染物、重金属污染物、生物污染物等。在这些污染物中，抗生素因其对生物的健康威胁而成为研究热点。四环素(TC)作为四环素族中最基本的抗生素，因其强大的杀菌作用而被广泛应用于细菌感染的治疗。通过动物代谢释放到水环境中的TC因其稳定的哌嗪环结构会对水生动植物造成严重的危害。此外，废水中Cr(VI)通常与抗生素共存，也是人们关注的焦点。传统的水处理方法去除抗生素和Cr(VI)的效率非常低，因为它们的相对稳定性和不可生物降解性，同时或协同去除抗生素和Cr(VI)仍然是一个很大的挑战。
[0003]污水净化回用被认为是缓解当前水资源短缺的重要手段。工业和生活污水的净化也就成为太阳能水蒸发的重要组成部分。为了实现高效的废水资源化处理，需要适应太阳能的特性，合理设计光热蒸发材料，将光能有效地转化为其它形式的能量，如光电、光热、光催化和光生物能等，实现废水有效净化，从而获得清洁水资源。因此，结合太阳能和废水特性，开发用于界面水蒸发和净化污染物的太阳能双功能光热复合材料势在必行。
[0004]ZnmIn2S(m+3)作为一种三元硫化合物，是典型的层状六边形结构。其中，Zn2In2S5在可见光照射下具有较高的光催化产氢和降解活性，并表现出优异的化学稳定性。但是，纯的Zn2In2S5和大多数单一催化剂一样，会受到光生电子和空穴对的快速重组，从而导致较低的光催化活性，有待进一步提高催化剂的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种用于废水处理的复合光热催化剂及其制备方法。
[0006]本专利技术采用的技术方案为：一种用于废水处理的复合光热催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007](1)将锌源化合物、铟源化合物和硫源化合物溶解于去离子水和丙三醇的混合溶液中，搅拌后在(100
‑
200)℃下反应(8
‑
16)h，得到Zn2In2S5，然后进行洗涤，干燥。
[0008](2)将步骤(1)制得的Zn2In2S5分散到去离子水中，加入GO后进行超声处理，然后将混合溶液喷涂到碳毡上并煅烧，得到rGO/Zn2In2S5
‑
CF。
[0009]进一步的，所述步骤(1)中的锌源化合物为硫酸锌、硝酸锌、氯化锌、醋酸锌、碳酸锌和氢氧化锌中的一种或多种。
[0010]进一步的，所述步骤(1)中的铟源化合物为氯化铟、硝酸铟、醋酸铟、硫酸铟和氧化铟中的一种或多种。
[0011]进一步的，所述步骤(1)中的硫源化合物为硫代乙酰胺、硫磺粉、硫脲和硫化铵中
的一种或多种。
[0012]进一步的，所述步骤(1)中锌源化合物、铟源化合物和硫源化合物按锌︰铟︰硫摩尔比为(1
‑
2)：(1
‑
2)：(3
‑
15)。
[0013]进一步的，所述步骤(2)中超声处理时间为(0.5
‑
3)h。
[0014]进一步的，所述步骤(2)中碳毡可用碳布、镍泡沫、聚乙烯泡沫或羧甲基纤维素膜替代。
[0015]进一步的，所述步骤(2)中煅烧温度为(100
‑
200)℃，时间为(0.3
‑
1)h。
[0016]进一步的，所述步骤(2)中，GO占Zn2In2S5的质量的1％
‑
10％。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0018]本专利技术通过将rGO/Zn2In2S5喷涂到碳毡上，实现对粉末材料的固定，碳毡具有价格低廉、轻质易漂浮、耐热等优点，制备得到的复合光催化剂，可用于高效降解TC和Cr(VI)共存的复合废水。
[0019]本专利技术的方法操作简单、成本低廉，通过低温煅烧将rGO修饰三元硫化物Zn2In2S5，实现对Zn2In2S5的改进，在高效降解复合废水的同时，同步用于界面水蒸发，实现变废为宝。
[0020]本专利技术所制备的复合光催化剂rGO/Zn2In2S5
‑
CF性能稳定、成本低廉，具有良好的市场应用前景。本专利技术的复合光催化剂rGO/Zn2In2S5
‑
CF在环境改善领域的应用奠定了基础。
附图说明
[0021]图1为本专利技术制得的复合光热催化剂对TC降解曲线；
[0022]图2为本专利技术制得的复合光热催化剂对Cr(VI)降解曲线；
[0023]图3为本专利技术制得的复合光热催化剂对应的水分蒸发速率和蒸发效率；
[0024]图4为本专利技术制得的光热催化剂的XRD图谱。
具体实施方式
[0025]为了本领域的技术人员能够更好地理解本专利技术所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。
[0026]实施例1
[0027]1wt％rGO/Zn2In2S5
‑
CF复合光催化剂的制备方法，具体步骤如下：
[0028]将2mmol的ZnSO4
·
7H2O、2mmol的InCl3
·
xH2O和10mmol硫代乙酰胺溶解于30mL去离子水和20mL丙三醇的混合溶液中，持续搅拌1h后转移至100mL聚四氟乙烯高压反应釜中，160℃下反应12h。冷却至室温后，黄色沉淀分别用去离子水和乙醇离心洗涤3次，并在60℃的真空烘箱中干燥6h，得到Zn2In2S5。
[0029]将0.1g所制Zn2In2S5材料分散到1mL去离子水中，超声30min后，加入1mg的GO，再超声1h使两者分散均匀。随后将该溶液喷涂到9
×
7cm的碳毡上，并在马弗炉中于150℃下煅烧30min，得到1wt％rGO/Zn2In2S5
‑
CF，记为GZS
‑
1。
[0030]实施例2
[0031]实施例2中rGO/Zn2In2S5
‑
CF复合光催化剂的制备方法与实施例1的不同之处在
于，步骤(2)中GO的投加量为3mg，得到的产物记为CZS
‑
3。
[0032]实施例3
[0033]实施例3中rGO/Zn2In2S5
‑
CF复合光催化剂的制备方法与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中GO的投加量为5mg，得到的产物记为CZS
‑
5。
[0034]实施例4
[0035]实施例4中rGO/Zn2In2S5
‑
CF复合光催化剂的制备方法与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中GO的投加量为10mg，得到的产物记为CZS
‑
10。
[0036]对比例1
[0037]对比例1采用纯Zn2In2S5作为对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于废水处理的复合光热催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将锌源化合物、铟源化合物和硫源化合物溶解于去离子水和丙三醇的混合溶液中，搅拌后在(100
‑
200)℃下反应(8
‑
16)h，得到Zn2In2S5，然后进行洗涤，干燥；(2)将步骤(1)制得的Zn2In2S5分散到去离子水中，加入GO后进行超声处理，然后将混合溶液喷涂到碳毡上并煅烧，得到rGO/Zn2In2S5
‑
CF。2.根据权利要求1所述的一种用于废水处理的复合光热催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的锌源化合物为硫酸锌、硝酸锌、氯化锌、醋酸锌、碳酸锌和氢氧化锌中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种用于废水处理的复合光热催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的铟源化合物为氯化铟、硝酸铟、醋酸铟、硫酸铟和氧化铟中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种用于废水处理的复合光热催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的硫源化合物为硫代乙酰胺、硫磺粉、硫脲和硫化铵中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种用于废水处理的复...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙剑辉，杜翠伟，冯薇薇，贺思静，邢颖，祝军，董淑英，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：