[发明专利]ZnFeCr水滑石光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种催化剂的制备方法，特别是涉及一种ZnFeCr水滑石光催化剂的制备方法。

背景技术

随着工业的发展和人民生活水平的不断提高，环境污染问题己日趋严重，有害气体净化、污水处理等日益受到人们的重视。在污水处理中目前的转化处理方法大多是针对排放量大、浓度较高的污染物，对于水体中浓度较低、难以转化的污染物的净化还无能为力。而近年来逐渐发展起来的光催化降解技术为解决这一问题提供了良好的途径。近年来的研究表明，光催化反应能将含有染料、农药、卤代有机化合物、表面活性剂、油污、无机污染物的废水处理为无害水而排放，而且成本不高，无二次污染，可以作为其它处理方法的预处理，也可以作为其它处理方法的深度处理，还可以单独使用。

纳米TiO₂作催化剂氧化水中污染物是目前研究工作的热点，现已显示出良好的应用前景。但是TiO₂光催化应用的主要瓶颈是激发波长的限制，由于TiO₂的激发波长在387 n m，属于紫外光区，只能用汞灯或紫外灯做光源，造价很高。因此，对传统光催化材料的改进和寻求新型高效环保的光催化材料成为光催化领域的研究热点。近年来，已见报道的可见光催化剂有银系（AgTaO₃、AgNbO₃、Ag₃VO₄等）、铋系（Bi₂O₃、Bi₃NbO₇、BiVO₄等）以及掺杂的TiO₂或其他复合氧化物催化剂。

水滑石，又称层状双羟基复合金属氧化物（LDHs）、类水滑石化合物（HTLCs）或阴离子粘土，这种结构是由被氧桥和羟基包围呈正八面体的氧化价态的金属元素（通常为二价和三价或者更高价态）组成，这种结构呈层状排列，由于三价金属元素的存在使得层板带正电荷，层间存在可以交换的阴离子与层板上的正电荷平衡，使得LDHs的整体结构呈电中性。在光催化反应时，光生电子在层状结构中被逐层地导走，避免电子的复合。

2009年García等人报道合成了不同层板金属比例的Zn/Cr-、Zn/Ti-、Zn/Ce-LDHs，研究其在可见光条件下的光解水产氧的性能。2013年倪哲明等报道了CuMgAl水滑石降解染料RhB的性能，当n(Cu):n(Mg):n(Al) = 2:1: 1的LDH，对50 mL初始浓度为10 mol/L的罗丹明B(RhB)溶液进行光催化实验，发现在13 ℃(通循环水)，pH = 7.84的条件下，150 mg LDHs对罗丹明B的降解率达到85.2%，并且光催化降解量所占比重在50%以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种ZnFeCr水滑石光催化剂的制备方法，该方法以锌、铁、铬的硝酸盐以及氢氧化钠和碳酸钠为原料，采用共沉淀法制备碳酸型锌铁铬水滑石光催化剂，在可见光下能降解水中的有机物。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

     ZnFeCr水滑石光催化剂的制备方法，所述方法包括以下制备步骤：

（1）配制硝酸铁、硝酸锌、硝酸铬的盐溶液，其中n(Zn):n(Fe):n(Cr) = 1:1:1，而总金属离子浓度为1M；

（2）配制0.5M的氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液，其中NaOH:Na₂CO3 = 2:1；

（3）将金属盐溶液及碱溶液同时滴加到盐溶液中，控制pH=9~10；

（4）滴加结束后得到的浆液在100℃下水热晶化24小时，之后过滤、洗涤、干燥，即得产品。

本发明的优点与效果是：

本发明以锌、铁、铬的硝酸盐以及氢氧化钠和碳酸钠为原料，采用共沉淀法制备的碳酸型锌铁铬水滑石。制备的锌铁铬水滑石可以充分利用太阳光中的可见光部分，具有良好的光催化降解有机物的性能。

附图说明

图1为制备的基于可见光响应的ZnFeCr水滑石光催化剂的XRD谱图；

图2为制备的基于可见光响应的ZnFeCr水滑石光催化剂的紫外可见吸收光谱图；

图3 不同甲基橙初始浓度下甲基橙降解率随时间的变化关系；

图4不同催化剂浓度下甲基橙降解率随时间的变化关系。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。