一种应用于光电降解四环素的阳极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及降解四环素类物质材料领域，特别是涉及一种应用于光电降解四环素的阳极材料，包括六水氯化铁、硝酸钠、六水氯化钴混合溶液、掺杂氟的SnO2导电玻璃。本发明专利技术提供一种应用于光电降解四环素的阳极材料，通过Co掺杂的方式，制备得到了Co:α

【技术实现步骤摘要】
一种应用于光电降解四环素的阳极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及降解四环素类物质材料领域，特别是涉及一种应用于光电降解四环素的阳极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]如今的污水处理工艺中，由于受到经济成本的限制，污水厂大多数都是采用活性污泥法降解有机废水。该方法主要利用污泥的吸附作用和污泥中微生物的代谢作用。四环素等抗生素物质能够对微生物产生直接的毒害，从而造成污泥活性的大幅度降低和维护成本的提高。此外，四环素分子中含有苯环，具有较为稳定的化学结构，所以目前活性污泥法对污水中的四环素的降解效果不甚理想。
[0003]高级氧化技术主要包括了光化学氧化法、催化湿式氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法、Fenton氧化法和类Fenton法等。以Fenton法氧化降解四环素为例：在实际的处理工艺中，首先将待处理污水的pH值调节到酸性。然后往酸性废水中投加一定浓度的过氧化氢溶液，在光照的条件下，H2O2在存在Fe
2+
的条件下，通过链式反应产生氧化性极强的羟基自由基。最后，通过羟基自由基的氧化作用氧化降解四环素。目前，高级氧化技术对四环素的降解具有较好的效率，但其仍旧存在较多的问题。例如，Fenton法中的Fe
2+
和Fe
3+
可以相互转化，但需要外加氧化剂H2O2和调节pH值。其次，Fenton法会产生大量含铁污泥，对后续处理工艺以及下一个单元的构筑物带来一定的负担；此外，对于部分难氧化物质，出水浓度并经过处理后还不能达到排放标准。最后，部分高级氧化法还需要高温高压、氧化电压较高等苛刻条件，使得降解成本和环境负担显著增加，以及存在一定的安全隐患等问题，不利于此类高级氧化法在四环素降解领域的大范围推广。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种重复利用率高，降解稳定性良好的应用于光电降解四环素的阳极材料及其制备方法。
[0005]本专利技术还提供一种应用于光电降解四环素的阳极材料的制备方法，降低了后续处理工艺难度以及减少了材料对下一个单元的构筑物带来的负担。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种应用于光电降解四环素的阳极材料，包括六水氯化铁、硝酸钠、六水氯化钴混合溶液、掺杂氟的SnO2导电玻璃。
[0008]对上述技术方案的进一步改进为，所述阳极材料的制备方法包括如下步骤：将清洗好的FTO放置到混合溶液中，通过水热法制得前驱体；然后将前驱体在马弗炉中退火，最终获得Co:α
‑
Fe2O3阳极材料。
[0009]一种应用于光电降解四环素的阳极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0010]S1、FTO的预处理：截取一定面积的的FTO，将FTO在有机溶剂和去离子水的分别超声清洗，去除FTO上的大部分油污、固体杂质等；随后将FTO烘干，得到备用FTO；
[0011]S2、配置反应溶液，其组成为0.10～0.20mol/L的六水氯化铁、1mol/L的硝酸钠和1～50mmol/L六水氯化钴；然后将步骤S1中的备用FTO置于聚四氟乙烯的内衬中；根据反应釜的大小，加入反应溶液，密封；
[0012]S3、将步骤S2中的装好样品的反应釜放入恒温烘箱中，进行水热反应；
[0013]S4、步骤S3的水热反应结束后取出FTO，用有机溶剂和去离子水冲去电极材料表面多余的杂质，烘干；
[0014]S5、将步骤S4的烘干后的材料导电面朝上，放置在马弗炉中退火，退火操作结束后得到Co:α
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Fe2O3阳极材料。
[0015]对上述技术方案的进一步改进为，在步骤S1中，所述有机溶剂为丙酮、乙醇、甲醇中的极性溶剂或非极性溶剂。
[0016]对上述技术方案的进一步改进为，在步骤S1中，所述超声清洗的时间为20分钟。
[0017]对上述技术方案的进一步改进为，在所述根据反应釜的大小，加入反应溶液，密封步骤中，所述反应溶液的体积用量为反应釜体积的30～80％。
[0018]对上述技术方案的进一步改进为，在步骤S3中，所述水热反应的温度为90～120℃。
[0019]对上述技术方案的进一步改进为，在步骤S3中，所述水热反应的反应时间3～12小时。
[0020]对上述技术方案的进一步改进为，在步骤S5中，所述退火操作的温度为650～850℃，所述退火操作的加热时间为0.5～5小时。
[0021]对上述技术方案的进一步改进为，在步骤S5中，所述退火操作的升温速度为2～20℃/分钟。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]本专利技术提供一种应用于光电降解四环素的阳极材料，通过Co掺杂的方式，制备得到了Co:α
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Fe2O3阳极材料，有效的降低了α
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Fe2O3的电子
‑
空穴对的复合速率。在光照的条件下，Co:α
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Fe2O3阳极材料可以在较低的电压下实现对盐酸四环素的降解，降低降解成本和提高降解过程的安全性。此外，Co:α
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Fe2O3阳极材料生长在FTO上，在完成降解工艺后，可以不用过滤操作，实现对Co:α
‑
Fe2O3阳极材料的回收，从而降低了后续处理工艺难度以及减少了材料对下一个单元的构筑物带来的负担。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的不同掺杂浓度的Co:α
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Fe2O3阳极材料降解四环素效率图；
[0025]图2为本专利技术的8mM Co:α
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Fe2O3阳极材料的循环稳定性曲线图；
[0026]图3为本专利技术的α
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Fe2O3阳极材料的扫描电镜图；
[0027]图4为本专利技术的8mM Co:α
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Fe2O3阳极材料的扫描电镜图；
[0028]图5为本专利技术的8mM Co:α
‑
Fe2O3阳极材料的X射线衍射图谱。
具体实施方式
[0029]为更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但是本专利技术的实施方式不限于此。
[0030]本专利技术中合成用于光电降解盐酸四环素的Co:α
‑
Fe2O3阳极材料的配方如下所示：0.10～0.20mol/L的六水氯化铁(FeCl3·
6H2O)、1mol/L的硝酸钠(NaNO3)和1～50mmol/L六水氯化钴(CoCl2·
6H2O)混合溶液、掺杂氟的SnO2导电玻璃(FTO)。
[0031]Co:α
‑
Fe2O3阳极材料的制备工艺中的各项参数，其中六水氯化钴(CoCl2·
6H2O)的添加浓度范围为1～50mmol/L；在该掺杂范围内合成得到的Co:α
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Fe2O3阳极材料对四环素都有更为有益的的降解效率；此外，利用该方法制备得到的Co:α
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Fe2O3阳极材料在实际的降解工艺中，重复利用率高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于光电降解四环素的阳极材料，其特征在于，包括六水氯化铁、硝酸钠、六水氯化钴混合溶液、掺杂氟的SnO2导电玻璃。2.根据权利要求1所述的应用于光电降解四环素的阳极材料，其特征在于，所述阳极材料的制备方法包括如下步骤：将清洗好的FTO放置到混合溶液中，通过水热法制得前驱体；然后将前驱体在马弗炉中退火，最终获得Co:α
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Fe2O3阳极材料。3.一种应用于光电降解四环素的阳极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、FTO的预处理：截取一定面积的的FTO，将FTO在有机溶剂和去离子水的分别超声清洗，去除FTO上的大部分油污、固体杂质等；随后将FTO烘干，得到备用FTO；S2、配置反应溶液，其组成为0.10～0.20mol/L的六水氯化铁、1mol/L的硝酸钠和1～50mmol/L六水氯化钴；然后将步骤S1中的备用FTO置于聚四氟乙烯的内衬中；根据反应釜的大小，加入反应溶液，密封；S3、将步骤S2中的装好样品的反应釜放入恒温烘箱中，进行水热反应；S4、步骤S3的水热反应结束后取出FTO，用有机溶剂和去离子水冲去电极材料表面多余的杂质，自然烘干；S5、将步骤S4的烘干后的材料导电面朝上，放置在马弗炉中退火，退火操作结束后得到Co...

【专利技术属性】
技术研发人员：程发良，邹应亨，谢世磊，杨小曼，赵鹏，黄鹏，张敏，柳鹏，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：