高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂及其制备方法和应用。通过向硝酸银乙二醇溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮与氧化锌，磁力搅拌溶解后再移入微波反应器中加热，并用无水乙醇多次清洗微波加热所得的浑浊液后，再用布氏漏斗装置对其进行抽滤，将得到的滤饼放入100℃恒温箱中干燥10min，其产物即为Ag/ZnO光催化剂。本发明专利技术得到的光催化剂，对壬基酚具有高效的光催化降解效果，可有效降解水环境中的壬基酚有机污染物，本发明专利技术具有原料来源广泛、制备方法简单、成本低廉、生产效率高、能耗低、吸附性能好、催化活性高、催化效率高、不产生二次污染等特点。

High Performance Photocatalytic Degradation of Nonylphenol over Ag/ZnO Catalyst and Its Preparation and Application

The invention relates to an Ag/ZnO catalyst for highly efficient photocatalytic degradation of nonylphenol, a preparation method and application thereof. After adding polyvinylpyrrolidone and zinc oxide to silver nitrate ethylene glycol solution, magnetic stirring and dissolving, then transferring to microwave reactor for heating, and cleaning the turbid liquid obtained by microwave heating with anhydrous ethanol for many times, the filter cake was filtered by Brinell funnel device. The filter cake was dried in a constant temperature chamber at 100 ~C for 10 minutes, and the product was Ag/ZnO photocatalyst. The photocatalyst has high photocatalytic degradation effect on nonylphenol and can effectively degrade nonylphenol organic pollutants in water environment. The photocatalyst has the characteristics of wide source of raw materials, simple preparation method, low cost, high production efficiency, low energy consumption, good adsorption performance, high catalytic activity, high catalytic efficiency and no secondary pollution.

【技术实现步骤摘要】
高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于光催化
，具体地涉及一种对壬基酚具有高效光催化降解效果的Ag/ZnO催化剂及其制备方法。
技术介绍
壬基酚(Nonylphenol，NP)，是合成壬基酚聚氧乙烯醚(简称NPE)表面活性剂的工业原料。在工业上壬基酚通过苯酚与壬烯在酸催化剂的条件下经烷基化反应而得到，合成路径如下：NPE作为具有出色性能的非离子表面活性剂，被广泛用于工业、商业和家庭生活中，如洗涤剂、乳化剂、抗静电剂、破乳剂、增溶剂等的制造。由于NPE的广泛使用，使得NPE大量进入污水处理厂，并降解为壬基酚。同时壬基酚也是环境内分泌干扰物(EEDs)的一种，可以干扰生物体内分泌系统的正常运转，甚至会毒害其生命。光催化降解有机物是半导体材料在光照下，价带中的电子吸收能量被激发到导带，同时价带中留有空穴，这些光生电子和空穴参与进行还原氧化反应，将有机物分解为二氧化碳和水的过程。环境污染是世界各国重点关注的问题，其中水污染尤为突出。限制我国经济发展的重要因素之一即为水资源紧缺。目前，关于去除NP的研究主要集中在以活性炭为吸附剂的物理吸附、各类微藻生物处理为代表的生物降解，以及高级氧化技术中的光催化降解、Fenton法等。光催化降解方法中，ZnO由于成本低廉、制备方法简单、形貌易于控制、光催化性能良好等优点，在半导体光催化
具有很好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备方法简单、耗时短、具有高效光催化降解效果的Ag/ZnO催化剂来降解水环境中的壬基酚有机污染物。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂，制备方法包括如下步骤：1)于硝酸银乙二醇溶液中，加入聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，PVP)，磁力搅拌至溶解；2)加入ZnO，搅拌30～40min后，将混合液移入微波反应器中加热，得浑浊液；3)用无水乙醇清洗浑浊液后，进行抽滤，所得滤饼放入恒温箱中，100℃下干燥，得高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂。进一步的，上述的高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂，所述的硝酸银乙二醇溶液的浓度为0.1mol/L。进一步的，上述的高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂，步骤1)中，磁力搅拌速度为100r/min。进一步的，上述的高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂，按质量比，聚乙烯吡咯烷酮:ZnO＝1:1。进一步的，上述的高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂，步骤2)中，微波反应器的功率为500W，微波加热时间为10～15min。上述的Ag/ZnO催化剂在光催化降解壬基酚中的应用。方法如下：于含有壬基酚的废水中，加入上述的Ag/ZnO催化剂，光催化降解。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术提供的制备方法，与溶胶凝胶法、水热法相比，具有制备方法简单，耗时短，且成本低廉的特点。2.本专利技术制备的Ag/ZnO催化剂，对水环境中的壬基酚有机污染物具有高效的光催化降解效果。而且本专利技术的催化剂性能稳定，耐候性好。3.本专利技术制备的Ag/ZnO催化剂，改良了ZnO作为催化剂带隙较宽，对太阳光利用率很低及光生电子与空穴复合几率较大的问题。4.本专利技术提供的制备方法，不存在三废问题，不产生二次污染，符合环保要求，制备方法简单，快速，适合大工业化的生产。附图说明图1是微波反应器加热后得到的灰褐色浑浊液。图2是最终制成的Ag/ZnO催化剂。图3是不同浓度NP光催化降解率图。具体实施方式实施例1Ag/ZnO催化剂(一)制备方法如下：1)称取0.7000gPVP于烧杯中，加入12mL浓度为0.1mol/L的硝酸银的乙二醇溶液，并在100r/min的磁力搅拌器上搅拌至溶解。2)称取0.7000gZnO加入步骤1)的烧杯中，再于100r/min的磁力搅拌器上搅拌30min，最后将烧杯中的混合液移入微波反应器中，在500W功率下加热10min，得到灰褐色浑浊液(如图1)。3)用无水乙醇多次清洗浑浊液后，再用布氏漏斗抽滤，所得滤饼放入100℃恒温箱中，干燥10min，得到黑色粉末状Ag/ZnO催化剂(如图2)。实施例2Ag/ZnO催化剂在光催化降解壬基酚中的应用取实施例1制备的Ag/ZnO催化剂，配制不同浓度的NP水溶液，以模拟日光三基色灯为光照灯源，进行光降解NP实验，并用UV-vis光谱分析。方法如下：将150ml烧杯放置于磁力搅拌器上作为光反应器。分别在三个烧杯中加入100ml浓度分别为15mg/L、20mg/L、25mg/L的NP水溶液，然后分别加入0.05000g实施例1制备的Ag/ZnO催化剂，每隔1h取7mL反应液，离心分离取上层清液，以up超纯水作为基线参比，确定NP的最大吸收波长在224nm处，用分光光度计测定上层清液在224nm处的吸光度。结果如图3和表1-3所示。表1浓度为15mg/L的壬基酚降解情况表2浓度为20mg/L的壬基酚降解情况表3浓度为25mg/L的壬基酚降解情况由表1-表3和图3可见，在3种不同壬基酚浓度条件下，加入等量的Ag/ZnO催化剂，在协同光照的前1h，溶液中大部分的壬基酚被降解，降解率分别为84.40％、79.60％、79.56％。随着反应的继续进行，壬基酚的降解率趋于缓慢增长，并在光照3h后达到最大。这充分表明本专利技术制备的Ag/ZnO催化剂具有优越的光催化性能。以上所述仅为本专利技术的几个实施例，并不限制本专利技术，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂，其特征在于，制备方法包括如下步骤：1)于硝酸银乙二醇溶液中，加入聚乙烯吡咯烷酮，磁力搅拌至溶解；2)加入ZnO，搅拌30～40min后，将混合液移入微波反应器中加热，得浑浊液；3)用无水乙醇清洗浑浊液后，进行抽滤，所得滤饼放入恒温箱中，100℃下干燥，得高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂。

【技术特征摘要】
1.高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂，其特征在于，制备方法包括如下步骤：1)于硝酸银乙二醇溶液中，加入聚乙烯吡咯烷酮，磁力搅拌至溶解；2)加入ZnO，搅拌30～40min后，将混合液移入微波反应器中加热，得浑浊液；3)用无水乙醇清洗浑浊液后，进行抽滤，所得滤饼放入恒温箱中，100℃下干燥，得高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂。2.根据权利要求1所述的高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO催化剂，其特征在于，所述的硝酸银乙二醇溶液的浓度为0.1mol/L。3.根据权利要求1所述的高效光催化降解壬基酚的Ag/ZnO...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄晓虹，张丰，赵久竣，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21