【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于光催化劑及其制備，具體涉及zn-zr/zsm-5/sro光催化劑及其制備方法與應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，有機(jī)廢水的處理成為了亟待解決的重要問題。傳統(tǒng)的廢水處理方法雖然在一定程度上能夠去除水中的污染物，但往往存在處理效率低、能耗高、易產(chǎn)生二次污染等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)高效、環(huán)保的新型廢水處理技術(shù)顯得尤為重要。光催化技術(shù)作為一種綠色、可持續(xù)的廢水處理方法，因其能夠利用太陽能驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)，將有機(jī)污染物降解為無害物質(zhì)，而備受關(guān)注。
2、zsm-5分子篩作為一種具有優(yōu)異催化性能的多孔材料，在光催化領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。然而，單一的zsm-5分子篩在可見光下的響應(yīng)能力有限，且光生電子與空位的復(fù)合率較高，這限制了其光催化性能的提升。
3、zn和zr作為常見的摻雜元素，具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和催化活性。但是通常在載體上分布不均勻，其性能和穩(wěn)定性受到較大影響，如果勢壘高度過高，可能會(huì)阻礙光生電子的轉(zhuǎn)移；而如果勢壘不穩(wěn)定，則可能導(dǎo)致電荷復(fù)合率增加，從而降低光催化效率。sro作為一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，由于sro具有較寬的帶隙，限制了其對光的吸收范圍，sro主要吸收紫外光，而對可見光的吸收能力相對較弱，這意味著在太陽光照射下，sro只能利用一小部分光能進(jìn)行催化反應(yīng)，從而限制了其光催化效率的提升。
4、《催化學(xué)報(bào)》2001年01期，尹雙鳳、林潔、于中偉發(fā)表了“鋅含量對zn/hzsm-5催化劑性能的影響”，鋅組元的引入減少了hzsm-5表面的b酸，增加了l酸，總酸量增大，正己烷轉(zhuǎn)化率隨鋅
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供zn-zr/zsm-5/sro光催化劑，氧化還原能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，性能優(yōu)異。
2、本專利技術(shù)還提供zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的制備方法，操作簡便，成本較低，顯著提升了光生電子與空位的分離效率。
3、本專利技術(shù)還提供zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的應(yīng)用，更高效地降解有機(jī)廢水中的苯甲醛和苯甲酸等污染物，降解速率快，去除率高。
4、本專利技術(shù)所述的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的制備方法，包括以下步驟：
5、（1）將zn(no3)2·6h2o和zro(no3)2·2h2o加入無水乙醇中，磁力攪拌，加入zsm-5，繼續(xù)攪拌，加熱蒸發(fā)掉乙醇，得到白色固體；
6、（2）將白色固體研磨至平均粒徑為50-100μm，煅燒，得到摻雜zn和zr的zsm-5；
7、（3）將摻雜zn和zr的zsm-5溶于無水乙醇中，磁力攪拌，加入sr(no3)2?2h2o，攪拌均勻，加熱蒸發(fā)掉乙醇，得到的固體煅燒，得到zn-zr/zsm-5/sro光催化劑。
8、步驟（1）中zn(no3)2·6h2o和zro(no3)2·2h2o以zn、zr計(jì)，其中zn和zr的質(zhì)量比為1:3-2:1。
9、步驟（1）中zn和zr的質(zhì)量和與zsm-5的質(zhì)量比為1:8-1:55。
10、步驟（1）中磁力攪拌時(shí)間為30min-60min，繼續(xù)攪拌時(shí)間為30min-60min。
11、步驟（1）和步驟（3）中的加熱蒸發(fā)掉乙醇的溫度為50-60℃。
12、步驟（2）中煅燒是：置于馬弗爐中以5-10℃/min的升溫速率加熱至550-650℃，保持煅燒3-6h。
13、步驟（3）中煅燒是：得到的固體置于馬弗爐中以10-15℃/min的升溫速率加熱至500-600℃，煅燒3-6h。
14、步驟（3）中所述的sr(no3)2?2h2o的加入量是以sro計(jì)，zn和zr的質(zhì)量和與zsm-5和sro的質(zhì)量和的比值為0.01-0.05，優(yōu)選為0.01、0.02、0.03、0.04和0.05。
15、一種zn-zr/zsm-5/sro光催化劑是由所述的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的制備方法制得的。
16、所述的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的應(yīng)用：將制備好的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑10mg-30mg加入到濃度為20mg/l的苯甲醛和苯甲酸（按照各20mg/l進(jìn)行配比）的水溶液中，在磁力攪拌器上黑暗攪拌80-120min，然后在氙燈照射下，啟動(dòng)冷凝裝置，進(jìn)行降解。苯甲醛和苯甲酸分子量接近，所以在混合的時(shí)候溶液體積幾乎沒有變化。
17、具體的，所述的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的制備方法，包括以下步驟：
18、（1）按照zn和zr質(zhì)量比1:3-2:1，將zn(no3)2·6h2o和zro(no3)2·2h2o溶解于無水乙醇中，磁力攪拌30min-60min，加入zsm-5，繼續(xù)攪拌30min-60min，加熱至50-60℃蒸發(fā)掉乙醇，得到白色固體；zn和zr的質(zhì)量和與zsm-5的質(zhì)量比為1:8-1:55。
19、（2）將白色固體研磨至平均粒徑為50-100μm，放入帶蓋的半封閉氧化鋁坩堝中，置于馬弗爐中以5-10℃/min的升溫速率加熱至550-650℃，保持煅燒3-6h，得到摻雜zn和zr的zsm-5。
20、（3）將摻雜zn和zr的zsm-5溶于無水乙醇中，磁力攪拌30min-60min，加入sr(no3)2?2h2o，攪拌均勻，加熱至50-60℃蒸發(fā)掉乙醇，得到的固體置于馬弗爐中以10-15℃/min的升溫速率加熱至500-600℃，煅燒3-6h，得到zn-zr/zsm-5/sro光催化劑。
21、本專利技術(shù)zr和zn的摻雜通過肖特基勢壘的形成促進(jìn)了電荷的轉(zhuǎn)移。zr和zn同時(shí)作為電子介質(zhì)，致力于在zsm-5和sro之間形成z-scheme異質(zhì)結(jié)，有效地提高了催化劑的氧化還原能力，促進(jìn)了半導(dǎo)體中光生電子與空位的分離。由于離子摻雜和半導(dǎo)體復(fù)合的協(xié)同作用，制備的zn-zr/zsm-5/sro具有更好的可見光響應(yīng)和光生載流子的分離效率。
22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有的有益效果是：
23、（1）本專利技術(shù)的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑，通過zn和zr的協(xié)同摻雜，在zsm-5與sro間構(gòu)建了高效的z-scheme異質(zhì)結(jié)，顯著提升了光生電子與空位的分離效率，增強(qiáng)了催化劑的氧化還原能力，為光催化降解有機(jī)污染物提供了更強(qiáng)大的性能支持。
24、（2）本專利技術(shù)的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的制備方法，采用乙醇溶液浸漬與高溫煅燒相結(jié)合的策略，實(shí)現(xiàn)了zn和zr在zsm-5中的均勻摻雜以及與sro的有效復(fù)合，操作簡便，成本較低，且制備的zn-zr/zsm-5/sro催化劑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，性能優(yōu)異，為催化劑的工業(yè)化應(yīng)用提供了有力保障。
25、（3）本本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中Zn(NO3)2·6H2O和ZrO(NO3)2·2H2O以Zn、Zr計(jì)，其中Zn和Zr的質(zhì)量比為1:3-2:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中Zn和Zr的質(zhì)量和與ZSM-5的質(zhì)量比為1:8-1:55。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中磁力攪拌時(shí)間為30min-60min，繼續(xù)攪拌時(shí)間為30min-60min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）和步驟（3）中的加熱蒸發(fā)掉乙醇的溫度為50-60℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（2）中煅燒是：置于馬弗爐中以5-10℃/min的升溫速率加熱
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（3）中煅燒是：得到的固體置于馬弗爐中以10-15℃/min的升溫速率加熱至500-600℃，煅燒3-6h。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（3）中所述的Sr(NO3)2?2H2O的加入量是以SrO計(jì)，Zn和Zr的質(zhì)量和與ZSM-5和SrO的質(zhì)量和的比值為0.01-0.05。
9.一種Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑，其特征在于：是由權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑的制備方法制得的。
10.一種權(quán)利要求9所述的Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑的應(yīng)用，其特征在于：將制備好的Zn-Zr/ZSM-5/SrO光催化劑10mg-30mg加入到濃度為20mg/L的苯甲醛和苯甲酸的水溶液中，在磁力攪拌器上黑暗攪拌80-120min，然后在氙燈照射下，啟動(dòng)冷凝裝置，進(jìn)行降解。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中zn(no3)2·6h2o和zro(no3)2·2h2o以zn、zr計(jì)，其中zn和zr的質(zhì)量比為1:3-2:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中zn和zr的質(zhì)量和與zsm-5的質(zhì)量比為1:8-1:55。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中磁力攪拌時(shí)間為30min-60min，繼續(xù)攪拌時(shí)間為30min-60min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）和步驟（3）中的加熱蒸發(fā)掉乙醇的溫度為50-60℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的zn-zr/zsm-5/sro光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（2）中煅燒是：置于馬弗爐中以5-10℃...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張洪艷，宋明君，龐艷，張華香，郭蒙，韓立坤，
申請(專利權(quán))人：濰坊學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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