【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化，具体涉及一种ceo2/znmn2o4 z型异质结光催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、在湿法炼锌工艺中，锗是一种具有较高回收价值的稀有伴生金属，富集于氧化锌烟尘中。目前，向氧化锌烟尘的酸浸出液中加入过量单宁酸来沉锗是回收锌冶炼过程中锗的主要手段，然而大量过剩的单宁酸经液固分离后返回浸出液中增加了电解液粘度，降低了电效，严重时将造成阴极锌反溶甚至烧板。工业上去除浸出液中单宁酸的方法普遍存在降解不充分、运行成本高、易形成二次污染等问题，而光催化法作为一种绿色高效的降解有机物方法越来越受到研究者们的青睐。
2、传统的光催化剂如tio2、zno等由于禁带较宽，只能吸收高能光子，使用时需要高功率紫外光辐射，增加了生产成本，使得其在实际应用中受到限制。znmn2o4作为一种新型的尖晶石光催化剂，具有可见光响应、良好的光化学稳定性和优秀的催化活性等优点，同时znmn2o4在酸性环境下溶解度较低，且溶出锌、锰离子不会对浸出液造成二次污染。然而，znmn2o4的窄带隙和低价带电位特性使其在光反应过程中的光生载流子复合率高，空穴氧化能力不足，难以高效降解单宁酸。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的技术问题和不足，本专利技术的目的在于提供一种可高效降解单宁酸的光催化剂。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种ceo2/znmn2o4 z型异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4
5、将乙酸锌(ch3coo)2zn·2h2o和乙酸锰(ch3coo)2mn·4h2o加入乙醇-水溶液，搅拌至完全溶解后得到溶液a；
6、将草酸h2c2o4·2h2o加入乙醇-水溶液，搅拌至完全溶解后得到溶液b；
7、将溶液a快速倒入溶液b中加热搅拌得到混合液，待混合液冷却至室温后抽滤、洗涤并干燥，得到前驱体a；
8、将前驱体a放入管式炉进行高温煅烧，得到长条状形貌的znmn2o4；
9、(2)制备ceo2/znmn2o4 z型异质结光催化剂：
10、将步骤(1)中的得到的znmn2o4加入到硝酸铈溶液中，充分搅拌使其均匀分散于硝酸铈溶液中；然后逐滴加入25％氨水，加热搅拌得到沉淀混合物，反应后冷却至室温，将沉淀混合物抽滤、洗涤并干燥，得到前驱体b，将前驱体b放入管式炉进行高温煅烧，得到ceo2/znmn2o4 z型异质结光催化剂。
11、作为优选，步骤(1)中，所述溶液a中锌、锰总金属离子浓度为0.02～0.16mol/l。
12、作为优选，步骤(1)中，所述的乙酸锌和乙酸锰摩尔用量比为1:2，草酸和乙酸锌摩尔用量比为3～3.6:1。
13、作为优选，步骤(1)中，所述的加热搅拌，加热温度为50～60℃，搅拌速率为500～1000r/min，搅拌时间为2～2.5h。
14、作为优选，步骤(1)中，所述的乙醇-水溶液中，乙醇和水的体积比为9:1。
15、作为优选，步骤(2)中，所述的硝酸铈溶液浓度为3.0～7.5mmol/l，所述的znmn2o4加入量为1.25～2g/l，所述的25％氨水滴加量与硝酸铈溶液体积比为0.01～1：40。
16、作为优选，步骤(2)中，所述的加热搅拌，加热温度为40～50℃，搅拌速率为500～700r/min，搅拌时间为2～2.5h。
17、作为优选，步骤(1)和步骤(2)分别将前驱体a和前驱体b以2～10℃/min的升温速率升温至450～550℃进行煅烧，煅烧保温时间为2～2.5h。
18、步骤(1)和步骤(2)的升温速率、煅烧温度和煅烧时间相同。
19、第二方面，本专利技术提供一种ceo2/znmn2o4 z型异质结光催化剂材料，由前述制备方法制备得到，其中，ceo2和znmn2o4的质量比为0.25～1:1。
20、第三方面，本专利技术提供前述ceo2/znmn2o4 z型异质结光催化剂材料在光催化降解单宁酸方面的应用。
21、本专利技术通过将ceo2和znmn2o4复合形成z型异质结，增强可见光的吸收能力，有效抑制光催化反应中光生载流子的重组并提高空穴氧化能力，在模拟太阳光照下对单宁酸具有较高的光催化降解效率和反应稳定性。
22、与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果至少包括:
23、(1)本专利技术采用简单湿化学-热解法制备的ceo2/znmn2o4 z型异质结光催化剂，具备优秀的可见光响应能力和光催化活性，能够高效降解单宁酸，光催化降解性能优于纯ceo2和znmn2o4。
24、(2)本专利技术制备的ceo2/znmn2o4 z型异质结光催化剂具备了良好的稳定性和循环利用性，循环使用二次后其结构仍保持稳定(图1)，循环使用四次后对单宁酸的降解率仍能维持在65.2％的较高水平。
25、(3)本专利技术制备的ceo2/znmn2o4 z型异质结光催化剂形成了z型异质结，在界面电场作用下有效地分离出氧化与还原能力更强的活性氧化物种，抑制了光生电子-空穴的重组，提升了光催化效率，在去除锌浸出液中单宁酸方面具有较好的实用价值和潜在的应用前景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种CeO2/ZnMn2O4 Z型异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶液A中的总金属离子浓度为0.02～0.16mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述乙酸锌和乙酸锰摩尔用量比为1:2，草酸和乙酸锌摩尔用量比为3～3.6:1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的加热搅拌，加热温度为50～60℃，搅拌速率为500～1000r/min，搅拌时间为2～2.5h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的乙醇-水溶液中，乙醇和水的体积比为9:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的硝酸铈溶液浓度为3.0～7.5mmol/L，所述的ZnMn2O4加入量为1.25～2g/L，所述的25％氨水滴加量与硝酸铈溶液体积比为0.01～1：40。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的加热搅
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)分别将前驱体A和前驱体B以2～10℃/min的升温速率升温至450～550℃进行煅烧，煅烧保温时间为2～2.5h。
9.一种CeO2/ZnMn2O4 Z型异质结光催化剂材料，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到，其中，CeO2和ZnMn2O4的质量比为0.25～1:1。
10.权利要求9所述的CeO2/ZnMn2O4 Z型异质结光催化剂材料在光催化降解单宁酸方面的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种ceo2/znmn2o4 z型异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶液a中的总金属离子浓度为0.02～0.16mol/l。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述乙酸锌和乙酸锰摩尔用量比为1:2，草酸和乙酸锌摩尔用量比为3～3.6:1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的加热搅拌，加热温度为50～60℃，搅拌速率为500～1000r/min，搅拌时间为2～2.5h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的乙醇-水溶液中，乙醇和水的体积比为9:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的硝酸铈溶液浓度为3.0～7.5mmol/l...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。