用于去除废水中四环素的Zn3In2S6/g-C3N4复合光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去除废水中四环素的Zn3In2S6/g

【技术实现步骤摘要】
用于去除废水中四环素的Zn3In2S6/g
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C3N4复合光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种用于去除废水中四环素的Zn3In2S6/g
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C3N4复合光催化剂及其制备方法，属于光催化剂及其制备


技术介绍

[0002]近年来，随着中国科学技术和工业的蓬勃发展，医药行业蓬勃发展，越来越多的新药品被开发出来，并用于医疗。但是，蓬勃发展的医疗行业给我们带来了便利，同时也不能忽视医药废水的污染状况。
[0003]抗生素是医药废水中常见的污染物。如果使用方法不当，会给社会和环境造成严重的破坏。进入环境中的抗生素不仅会破坏微生物的活性、破会生态系统平衡，还会影响动植物的生存和生长，进而影响生物链以及人类自身。据统计，每年全球约50%的抗生素没有发挥其正确的价值，更严重的是，这种情况在中国更为严重。滥用抗生素给病原菌带来了更强的耐药性，产生了一些超级病原菌，给社会环境的整顿带来了巨大的挑战。
[0004]光催化技术是近年来兴起的高效环保的污染物分解措施，其主要原理是在光照下产生氧化性强的物质，这些物质会与水体中的污染物发生反应，最终净化水质。光催化技术是在常温常压下进行的，具有不会产生二次污染的特征，是废水处置领域中的新兴技术。
[0005]其中类石墨或者石墨相氮化碳材料（g
‑
C3N4）是常温常压下最稳定的氮化碳化合物，由于合成容易，得到了更为广泛的研究和应用。石墨相g
‑
C3N4是一种具有良好可见光响应的中带隙半导体（~2.7 eV）。其石墨相氮化碳不仅具有优良的热稳定性和化学稳定性，同时具备无毒、原料价格低廉、容易制备、良好的生物相容性等特点。然而较高的光生电子
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空穴对复合率、较窄的光响应范围和较低的比表面积限制了g
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C3N4的光催化性能，进而影响了其光催化性能。因此，研制宽谱响应、光催化效率高的光催化材料，是推进光催化技术在抗生素废水领域中广泛应用的前提和关键。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提供一种用于去除废水中四环素的Zn3In2S6/g
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C3N4复合光催化剂的制备方法及应用，成本低廉、操作条件温和，解决了g
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C3N4光催化剂存在的光生电子空穴对复合率较高、量子效率较低的问题。本专利技术采用三元金属硫化物Zn3In2S6对g
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C3N4进行改性，Zn3In2S6是一种带隙能为2.8 eV的三元金属硫化物，具有合适的导带和价带位置，足够的氧化还原电位等特点，成为近年来受欢迎的光催化剂；本专利技术通过将Zn3In2S6和g
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C3N4构建半导体异质结，以此促进光生电子和空穴的分离，从而增强半导体光催化剂的光催化性能。
[0007]本专利技术提供了一种Zn3In2S6/g
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C3N4复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将锌源ZnCl2、氯化铟InCl3•
4H2O和柠檬酸钠C6H5Na3O7•
2H2O按3:2:3的化学计量比加入到水和乙二醇的混合溶剂中，然后超声分散30~60 min，获得分散均匀的溶液；（2）将g
‑
C3N4加入上述溶液中，在室温下搅拌30~60 min；
（3）在上述溶液中加入摩尔量为氯化铟三倍的硫源，并继续在室温下搅拌30~60 min；（4）将得到分散液倒入到高压釜中，在120 ℃下保持12 h；（5）将步骤（4）得到的产物用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤3~6次，然后将得到的沉淀物分散在含无水乙醇的培养皿中并将其放置在烘箱中烘干，得到Zn3In2S6/g
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C3N4粉末；上述制备方法中，所述锌源为氯化锌或者硝酸锌中的一种。
[0008]上述制备方法中，所述硫源为硫代乙酰胺、硫脲中的一种。
[0009]上述制备方法中，溶剂为水和乙二醇的混合溶剂，且水与乙二醇的体积比为5:1。
[0010]上述制备方法中，所述Zn3In2S6占g
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C3N4的质量分数为20~100%。
[0011]上述制备方法中，所述步骤（4）中，反应的温度为120~160 ℃，反应时间为12 h。
[0012]本专利技术提供了上述制备方法制得的Zn3In2S6/g
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C3N4复合光催化剂。
[0013]本专利技术提供了上述Zn3In2S6/g
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C3N4复合光催化剂在光催化降解废水中四环素的应用。
[0014]上述的应用，向20 mg/L的四环素溶液中加入0.2~0.48 g/L 的Zn3In2S6/g
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C3N4催化剂，在黑暗条件下下超声分散15 min后，将其置于暗箱中并进行磁力搅拌40 min以达到吸附平衡；采用带有420 nm截止滤光片的300 W氙灯作为可见光源，反应时间为150 min，每隔20 min取20 mL溶液。在10000 rpm下进行二次离心，每次离心5 min，然后取上清液用0.45 μm的滤膜过滤。取滤液测试吸光度。根据去除率公式（1）即可获得四环素的去除率。
[0015]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中：C0是四环素的初始浓度，mg
·
L
‑1；C
t
是t时刻后四环素的浓度，mg
·
L
‑1。
[0016]本专利技术的有益效果：（1）本专利技术的制备方法简便且易于操作、反应温度较低，原料廉价易得；通过溶剂热法即可制备得到Zn3In2S6/g
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C3N4光催化材料；（2）通过溶剂热法将Zn3In2S6掺入g
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C3N4，一方面有效解决光催化过程中催化剂的光腐蚀问题，提高光催化剂的稳定性；另一方面利用异质结的形成，促进光生电子空穴对的分离，进而提高光催化活性。
[0017]（3）本专利技术所述的Zn3In2S6/g
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C3N4制备方法，反应温度较低，工艺流程简单，便于操作。在环境治理领域有着广泛的应用前景。
附图说明
[0018]图1 为本专利技术实施例1中制备样品的XRD图谱（a: g
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C3N4, b: Zn3In2S6和c: 80% Zn3In2S6/g
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C3N4）；图2 为本专利技术实施例1中制备样品80% Zn3In2S6/g
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C3N4的SEM图；图3为本专利技术实施例1中制备样品的DRS图谱；其中a: g
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C3N4, b: Zn3In2S6，c: 80% Zn3In2S6/g
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C3N4；图4为本专利技术实施例1制备样品的带隙图；其中a: g
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C3N4, b: Zn3In2S6，c: 80% Zn3In2S6/g
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C3N4；
图5为本专利技术实施例1中制备样品在可见光下对四环素(20 mg/L)的降解图；其中a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于去除废水中四环素的Zn3In2S6/g
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C3N4复合光催化剂，其特征在于，复合材料为 Zn3In2S6/g
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C3N4；其中Zn3In2S6和g
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C3N4的质量比为20~100：100。2.根据权利要求1所述的用于去除废水中四环素的Zn3In2S6/g
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C3N4复合光催化剂，其特征在于，Zn3In2S6和g
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C3N4的质量比为80：100。3.一种权利要求1或2所述的用于去除废水中四环素的Zn3In2S6/g
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C3N4复合光催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将锌源、氯化铟InCl3•
4H2O和柠檬酸钠C6H5Na3O7•
2H2O按3:2:3的化学计量比加入到水和乙二醇的混合溶剂中，然后超声分散30~60 min，获得分散均匀的溶液；（2）将制备好的g
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C3N4加入上述溶液中，在室温下搅拌30~60 min；（3）在上述溶液中加入硫源，并继续在室温下搅拌30~60 min；得到分散液；（4）将得到的分散液倒入到高压釜中，在120℃~160℃下保持12 h；（5）将步骤（4）得到的产物用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤3~6次，然后将得到的沉淀物分散在含无水乙醇的培养皿中并将其放置在烘箱中烘干，得到Zn3In2S6/g
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C3N4粉末。4.根据权利要求3所述的用于去除废水中四环素的Zn3In2S6/g
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C3N4复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述水和乙二醇的体积比为5:1。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李育珍，霍浩浩，刘康慨，李厚芬，谭思洋，王少杰，李鑫，易思远，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：