本发明专利技术涉及一种囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备及其应用，属于环境材料制备技术领域。本发明专利技术包括（1）NaHSe前驱液的制备：将Se粉和硼氢化钠放入玻璃反应瓶中，加入去离子水，磁力搅拌反应；（2）囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备：以去离子水为溶剂加入氯化镉、十二烷基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸，充分搅拌后调节溶液的pH值，再逐滴注入NaHSe前驱液，全程通氮气保护，在70-100℃条件下水浴回流4小时后，取出自然冷却，将溶液离心，并放入烘箱中干燥，得到囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂。本发明专利技术实现了以囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂降解抗生素废水的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备及其应用，属于环境材料制备
技术介绍
囊泡状纳米半导体的特殊结构将在环境与化学方面中具有光明的应用前景。目前，已经提出了大量的方法来合成多功能囊泡纳米半导体。这些方法大致可分为两种形式：软模板法和硬模板法。硬模板包括二氧化硅，聚苯乙烯，乳胶，树脂球，这种方法一个必要步奏是后期的硬模板去除工作，例如，热处理和酸或碱溶解，这可能损害囊泡的半导体纳米结构和形貌。而软模板一般指囊泡，气泡和液滴等形成囊泡状结构材料。相比于硬模板法，软模板法合成途径简洁并且不需要后处理去除模板，囊泡状结构是材料表面积得到扩张，并且使光生电子空穴对更有效率的分离，抑制其复合，增强材料的光催化性能。CdSe是一种n型半导体。文献报道的禁带宽度范围在1.65到1.8eV，这使得它在催化、传感器和太阳能电池等方面具有广泛应用前景。因此，本文报道一个简单的、易控制的绿色液相合成方法，通过软模板（H2气泡）制备粒径可控的囊泡状CdSe纳米半导体。根据软模板泡CdSe半导体纳米晶（H2泡）的方法。在合成过程中，大量的CdSe纳米粒子聚集在H2气泡周围，从而形成囊泡状CdSe纳米半导体。
技术实现思路
本专利技术以软模板法为技术手段，制备出囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂。本专利技术按以下步骤进行：（1）NaHSe前驱液的制备：将Se粉和硼氢化钠放入特制玻璃反应瓶，加入去离子水溶解，磁力搅拌辅助反应，反应全程通N2保护，直到反应瓶底出现白色沉淀，用针管抽取上层澄清液，即为NaHSe前驱液；（2）囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备：称取水合氯化镉（CdCl2·2.5H2O），十二烷基三甲基氯化铵（DTAC），加入去离子水，磁力搅拌至完全溶解，再加入稳定剂甲基丙烯酸；充分搅拌后用1mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液的pH=7-8，得到混合液A；然后将步骤（1）制备的NaHSe前驱液逐滴注入混合液A，持续通氮气，在70-100℃条件下水浴回流4小时后，取出自然冷却，将溶液离心，并用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次，放入干燥箱烘干，得到囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂。其中，步骤（1）中所述的Se粉和硼氢化钠的摩尔比为1：1-3；优选为1：1.5。其中，步骤（2）中所述的氯化镉和甲基丙烯酸的质量比为1：0.5-1，优选为1：0.75。所述十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）的质量为氯化镉0.22-1.1倍。所述产物中Cd：Se的物质的量的比例为1:1。步骤（2）中所述的NaHSe前驱体逐滴加入混合液A的速率为1滴/秒。按照以上所述的制备方法得到的囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂，应用于在抗生素废水中催化去除盐酸四环素。本专利技术中所用的氯化镉（CdCl2·2.5H2O）、甲基丙烯酸、氢氧化钠、盐酸为分析纯，购于国药化学试剂有限公司；3-巯基丙酸，硒粉、十二烷基三甲基氯化铵管购买于上海阿拉丁试剂有限公司；盐酸四环素抗生素为标品，购于上海顺勃生物工程有限公司。本专利技术的有益效果：本专利技术实现了水热法制备囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂和以囊泡状CdSe纳米半导体作为光催化剂降解抗生素废水的目的。本专利技术方法操作简便，以去离子水作为溶剂把污染降到最低，制备出的光催化剂具有较好的形貌和较高的光催化性能。同时以纳米半导体材料作为光催化剂，通过与抗生素污染物分子的界面相互作用实现特殊的催化或转化效应，使催化剂表面的氧气及水分子转化成超氧自由基，羟基自由基等具有强氧化性的物质，从而达到催化去除环境中抗生素残留的目的，该方法不会造成资源浪费与二次污染的形成，且操作简便，是一种绿色环保的高效处理技术。附图说明图1为DTAC对囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂性能的影响。图2为囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的XRD图。图3为囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的TEM图。具体实施方式下面结合具体实施实例对本专利技术做进一步说明。本专利技术中所制备的纳米半导体光催化剂的光催化性能评价：在DW-01型光化学反应仪（购自扬州大学城科技有限公司）中进行，可见光氙灯照射，将100mL盐酸四环素模拟废水加入反应器中并测定其初始值，然后加入制得的光催化剂，磁力搅拌并开启曝气装置通入空气保持催化剂处于悬浮或飘浮状态，光照过程中，开灯之前进行暗吸附10min,间隔5min取样分析，过滤分离后溶液在紫外-可见分光光度计λmax=358nm处测定吸光度，并通过公式：Dr=[1-Ai/A0]×100%算出降解率，其中A0为达到吸附平衡时盐酸四环素溶液的吸光度，Ai为定时取样测定的盐酸四环素溶液的吸光度。实施例1：(1)NaHSe前驱液的制备：称取1.333mmolSe粉和2mmolNaHB放入玻璃反应瓶中，加入去离子水，磁力搅拌辅助反应，反应全程通N2保护，直到反应出现白色沉淀，用针管吸取上层澄清液，即为NaHSe前驱液。(2)囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备：称取0.456g氯化镉(CdCl2·2.5H2O)，0.5g十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)放入小烧杯，加入去离子水搅拌至完全溶解后加入0.344g甲基丙烯酸充分混合后用1mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液的pH=7，将溶液转移至三口烧瓶，然后将制备的NaHSe前驱体溶液逐滴注入到上述溶液中搅拌，持续通氮气，在80℃条件下水浴回流4小时后，取出自然冷却，将溶液离心，并用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次，放入干燥箱烘干，得到囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂。(3)取(2)中样品在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂30min内对盐酸四环素的催化效率达到38.00%。实施例2：(1)NaHSe前驱液的制备：称取1.333mmolSe粉和2mmolNaHB放入玻璃反应瓶中，加入去离子水，磁力搅拌辅助反应，反应全程通N2保护，直到反应出现白色沉淀，用针管吸取上层澄清液，即为NaHSe前驱液。(2)囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备：称取0.456g氯化镉(CdCl2·2.5H2O)，0.4g十二烷基三甲基氯化铵放入小烧杯，加入去离子水搅拌至完全溶解后加入0.344g甲基丙烯酸充分混合后用1mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液的pH=7，将溶液转移至三口烧瓶，然后将制备的NaHSe前驱体溶液逐滴注入到上述溶液中搅拌，持续通氮气，在80℃条件下水浴回流4小时后，取出自然冷却，将溶液离心，并用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次，放入干燥箱烘干，得到囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂。(3)取(2)中样品在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂30min内对盐酸四环素的催化效率达到88.76%。实施例3：(1)NaHSe前驱液的制备：称取1.333mmolSe粉和2mmolNaHB放入玻璃反应瓶中，加入去离子水，磁力搅拌辅助反应，反应全程通N2保护，直到反应出现白色沉淀，用针管吸取本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1） NaHSe前驱液的制备：将Se粉和硼氢化钠放入特制玻璃反应瓶，加入去离子水溶解，磁力搅拌辅助反应，反应全程通N2保护，直到反应瓶底出现白色沉淀，用针管抽取上层澄清液，即为NaHSe前驱液；（2） 囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备：称取水合氯化镉（CdCl2•2.5H2O），十二烷基三甲基氯化铵（DTAC），加入去离子水，磁力搅拌至完全溶解，再加入稳定剂甲基丙烯酸；充分搅拌后用1mol/L 的氢氧化钠溶液调节溶液的pH=7‑8，得到混合液A；然后将步骤（1）制备的NaHSe前驱液逐滴注入混合液A，持续通氮气，在70‑100℃条件下水浴回流4小时后，取出自然冷却，将溶液离心，并用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次，放入干燥箱烘干，得到囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）NaHSe前驱液的制备：
将Se粉和硼氢化钠放入特制玻璃反应瓶，加入去离子水溶解，磁力搅拌辅助反应，反应全程通N2保护，直到反应瓶底出现白色沉淀，用针管抽取上层澄清液，即为NaHSe前驱液；
（2）囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备：
称取水合氯化镉（CdCl2·2.5H2O），十二烷基三甲基氯化铵（DTAC），加入去离子水，磁力搅拌至完全溶解，再加入稳定剂甲基丙烯酸；充分搅拌后用1mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液的pH=7-8，得到混合液A；然后将步骤（1）制备的NaHSe前驱液逐滴注入混合液A，持续通氮气，在70-100℃条件下水浴回流4小时后，取出自然冷却，将溶液离心，并用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次，放入干燥箱烘干，得到囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：马长畅，闫永胜，吴旦，周明君，温江术，汪涛，马中飞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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