一种Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe制造技术

本发明专利技术公开一种Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe

【技术实现步骤摘要】
一种Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe
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及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，尤其是涉及一种Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe
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及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]环境中较高浓度的抗生素，特别是在水中，可以繁殖耐抗生素细菌和耐抗生素病毒，随着时间的推移，它们可以进化成超级细菌和超级病毒，可以导致全球疾病，威胁人类健康，甚至导致经济衰退。TC抗生素(四环素)是世界上生产第二广泛的抗生素，每年生产数千吨，由于其化学结构稳定，生物降解性低，经常存在于包括饮用水在内的各种水源中。TC抗生素如果排放到自然水中没有充分降解，一方面它将促进耐药性细菌或病毒的产生，另一方面它将直接通过食物链进入我们的食物。因此，研究TC类抗生素的完全降解是非常必要的。
[0003]虽然凝血、膜分离、吸附、生物降解等多种方法都可以去除TC，但这些方法实现成本高，去除效率低，不利于其广泛应用。先进的氧化过程(AOPs)可以通过产生一种强氧化剂来提高反应的效率，如
·
OH,O3,O2·
‑
,SO4·
‑
等。到目前为止，先进的氧化过程涉及芬顿或芬顿类反应，臭氧或催化氧化，电化学氧化和电离辐射、光催化氧化、硫酸盐自由基的先进氧化过程等。芬顿氧化仅限于酸性条件，倾向于难以处理的生产铁污泥。尽管异相芬顿或芬顿类工艺可以避免铁污泥的产生，但由于反应体系中活性物质的氧化还原电位较低，反应效率仍然较低。臭氧氧化或催化臭氧氧化的缺点是应用成本高昂。同时，臭氧不能氧化氯仿等持久性有机物质，单一的臭氧氧化技术不能将顽固的大分子完全氧化成二氧化碳和水的小分子。电化学氧化和电离辐射都有能耗高的缺点，不适合大规模应用。
[0004]光催化氧化技术利用取之不尽的太阳能，已被广泛用于降解四环素。陈等人发现BaSO4/CuS异质结构在可见光下120min内可降解96.8％的TC。在可见光下，双S型Ag2CO3/Bi4O5I2/g
‑
C3N4反应30分钟后，TC的降解效率达到83.16％。通过CuAl2O4/g
‑
C3N
4 p
‑
n异质结上的可见光驱动光催化，60分钟后TC的降解效率为90.0％(Applied Catalysis B:Environmental,3072022)121182)。申请人研究了最近两年的其他应用实例如表1所示。通过考察反应时间和效率，不难发现光催化技术目前所遇到的主要问题是反应效率低和反应动力学慢的问题。
[0005]表1关于近两年可见光驱动的光催化降解TC的比较分析表
[0006][0007]基于硫酸盐的高级氧化工艺相对较高的反应效率是由于SO4
·
‑
与
·
OH相比具有更高的氧化电位、更长的寿命和更宽的pH适应性。PMS与过渡金属或过渡金属配合物的均相和非均相活化都受到金属离子的浸出，容易产生二次污染。碳基材料，包括生物炭涂层的过渡金属氧化物或络合物，是非常好的PMS活化剂选择，可以减少金属离子浸出，但由于间接电子转移而牺牲催化效率。同时，J.Dou等人指出(J.Dou，Environmental Science&Technology,2023，)，碳基封端材料对污染物的降解只是由于高表面积碳材料引起的吸附聚集，而不是真正的矿化。
[0008]因此，目前通过光催化活化PMS降解四环素面临的主要问题是：1、金属离子的浸出，导致二次污染的问题；2、反应效率低和反应动力学慢的问题，而且结合表1可以看出，尽管现有的研究通过PMS的光活化提高了四环素降解的反应效率，但没有一项能够实现超快降解。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe
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，解决光催化活化PMS降解四环素，反应效率低和反应动力学慢的问题，降解效率在60s内达到96.1％，反应动力学常数为0.241s
‑1，而且金属离子没有浸出，稳定性强，可重复利用，抗干扰。
[0010]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]一种Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe
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，异质结催化剂中BaFe
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与SrTiO3的质量比为10wt％
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30wt％，催化剂平均孔径为14.413nm。
[0012]进一步的，所述BaFe
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的(114)晶面与SrTiO3(110)晶面亲密接触形成异质结。
[0013]一种Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe
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的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将Sr(NO3)2和柠檬酸加入适量电离水中并搅拌以获得均匀的混合溶液A；将乙二醇与钛酸丁酯混合以形成溶液B，所述Sr(NO3)2、柠檬酸、钛酸丁酯、乙二醇的摩尔比为0.01：0.015：0.01：0.03
‑
0.04；
[0015](2)将溶液A和溶液B混合以形成混合溶液，并且在加热和搅拌的条件下用氨将混合溶液的pH调节至6；将BaFe
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添加到混合溶液中，在80℃的恒温水浴中加热并机械搅拌，直到形成溶胶；然后将形成的溶胶在120℃的干燥炉中干燥3小时，直到形成凝胶；所述
BaFe
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与SrTiO3质量比为10wt％
‑
30wt％；
[0016](3)将凝胶在700℃下焙烧3h，得到SrTiO3/BaFe
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。
[0017]一种Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe
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在光催化活化PMS降解四环素方面的应用。
[0018]进一步的，应用试验的反应条件是：控制初始TC浓度为5
‑
25mg/L、初始溶液pH＝3
‑
11、PMS的添加量为0.1mM
‑
0.4mM，催化剂的添加量为0.025
‑
0.1g。
[0019]进一步的，应用试验的反应条件是：控制初始TC浓度为15mg/L、初始溶液pH＝6、PMS的添加量为0.1mM，催化剂的添加量为0.1g。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术公开一种Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe
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，一方面BaFe
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe
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，其特征在于：异质结催化剂中BaFe
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与SrTiO3的质量比为10wt％
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30wt％，催化剂平均孔径为14.413nm。2.根据权利要求1所述的一种Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe
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，其特征在于：所述BaFe
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的(114)晶面与SrTiO3(110)晶面亲密接触形成异质结。3.一种权利要求1所述的Z型磁异质结光催化剂SrTiO3/BaFe
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的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将Sr(NO3)2和柠檬酸加入适量电离水中并搅拌以获得均匀的混合溶液A；将乙二醇与钛酸丁酯混合以形成溶液B，所述Sr(NO3)2、柠檬酸、钛酸丁酯、乙二醇的摩尔比为0.01：0.015：0.01：0.03
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0.04；(2)将溶液A和溶液B混合以形成混合溶液，并且在加热和搅拌的条件下用氨将混合溶液的pH调节至6；将BaF...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯姗，谢太平，杜海刚，陈善乐，李涛，杨军伟，潘美菊，
申请(专利权)人：六盘水师范学院，
类型：发明
国别省市：