一種硫化銦催化劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，涉及一種硫化銦催化劑及其制備方法和應(yīng)用，具體涉及具有去除水中抗生素的In2S3催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著畜牧業(yè)和漁業(yè)現(xiàn)代化、規(guī)模化的發(fā)展，抗生素由于其具有良好的殺菌抑菌作用，而作為藥物添加劑被廣泛應(yīng)用于防止動(dòng)物及水產(chǎn)品的疾病感染。但是，抗生素大多不能被完全吸收，約有40 % ~ 90 %以母體或代謝物形式排出動(dòng)物體外，進(jìn)入土壤和水體環(huán)境，對土壤生態(tài)系統(tǒng)、水體生態(tài)系統(tǒng)的健康產(chǎn)生毒害，并通過食物鏈最終對人體健康產(chǎn)生危害。我國抗生素用量位于世界前列，濫用抗生素導(dǎo)致的環(huán)境污染和生態(tài)毒害日益嚴(yán)重。四環(huán)素類抗生素由于價(jià)格低廉、藥效顯著，在醫(yī)療和養(yǎng)殖領(lǐng)域大量使用使其成為第二大常用抗生素，同時(shí)由于其性質(zhì)相對穩(wěn)定，具有一定的持久性，易于在環(huán)境中殘留，目前在土壤、地表水和地下水中均頻頻檢測到四環(huán)素類抗生素的存在。
[0003]處理抗生素類廢水一般采用常規(guī)的厭氧-好氧生物處理工藝，處理效果不理想。而高級氧化技術(shù)(AOPs)依靠羥基自由基的高反應(yīng)活性，對有機(jī)物特別是難降解有機(jī)物有很高的去除率。迄今為止，高級氧化技術(shù)用于四環(huán)素類抗生素的降解主要有:光Fenton氧化、臭氧氧化、光催化氧化等，其中，光催化技術(shù)作為一種環(huán)保的新型技術(shù)，不僅可降解多種有機(jī)污染物，使許多不易通過傳統(tǒng)方法處理的物質(zhì)得到礦化，而且催化劑具有安全無毒、穩(wěn)定性高、不產(chǎn)生二次污染、可循環(huán)利用，是一種既節(jié)約能源，又符合環(huán)保理念的“綠色”方法。
[0004]In2S3是一種重要的II1- VI族半導(dǎo)體光催化材料，其禁帶寬度為2.0-2.2 eV，屬于中等帶寬半導(dǎo)體，可利用可見光，甚至是太陽光作為光催化光源。In2S3存在3種不同的缺陷結(jié)構(gòu)形式:ff-1n2S3、^-1n2S3.r_In2S3。其中，Hn2S3具有優(yōu)越的光電特性、穩(wěn)定的化學(xué)組成、無毒性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于催化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種硫化銦催化劑及其制備方法和應(yīng)用，制備方法簡單易行、反應(yīng)溫度低，制備的硫化銦催化劑具有較大比表面積和良好的催化性能，對水體中抗生素的去除速度快、效果好。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種硫化銦催化劑，為立方相型半導(dǎo)體材料，其BET比表面積為95.6726m 2/g，平均粒徑為22nm。
[0007]制備方法包括以下步驟:
(1)將銦鹽和硫代乙?；茨柋葹?:12計(jì)量，在攪拌下將硫代乙?；芤杭尤氲姐燐}溶液中，并不斷攪拌形成澄清透明的無色溶液；
(2)將澄清透明的無色溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，待其自然冷卻至室溫后，將所得的沉淀物用無水乙醇洗滌3次，去除殘留的陽離子和陰離子，烘干，研磨，制得所述的In2S3催化劑。
[0008]所述的銦鹽溶液的濃度小于8.31mmol/Lo
[0009]所述的硫代乙?；芤旱臐舛刃∮?.02mol/Lo
[0010]所述的銦鹽為硝酸銦。
[0011 ] 所述的硫代乙?；鶠榱虼阴０?。
[0012]攪拌速度為150~200rpm。
[0013]所述的水熱反應(yīng)溫度為120°C，時(shí)間為12h。
[0014]所述的烘干溫度為60°C，時(shí)間為24h。
[0015]所述的硫化銦催化劑用于去除水中的抗生素。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明制得的硫化銦催化劑具有較大的比表面積和良好的降解性能，對水體中抗生素的去除速度快、效果好；2、本發(fā)明制得的硫化銦催化劑，制備方法簡單易行，水熱溫度120°C，較現(xiàn)有技術(shù)中的反應(yīng)溫度都低；3、本發(fā)明制得的硫化銦催化劑不僅能在可見光下去除抗生素，還能在太陽光下(光強(qiáng)10000 ~ 200000 Ix)去除抗生素；4、本發(fā)明制得的硫化銦催化劑對多種抗生素都有良好的去除效果，可大規(guī)模生產(chǎn)，便于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所述的硫化銦催化劑的XRD圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所述的硫化銦催化劑的BET測試圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所述的硫化銦催化劑的TEM測試圖。
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1所述的硫化銦催化劑對四環(huán)素的去除效果圖。
[0021]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1所述的硫化銦催化劑對土霉素的去除效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]In2S3是一種立方相型半導(dǎo)體材料，它的BET比表面積為95.6726m 2/g，平均粒徑約22nm。
[0023]上述硫化銦催化劑，它的制備方法包括以下步驟:
Cl)按照銦鹽和硫代乙?；哪柋葹?:12，在攪拌下將硫代乙?；尤氲姐燐}水溶液中，并不斷攪拌形成澄清透明的無色溶液；
(2)將澄清透明的無色溶液在120°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)，待其自然冷卻至室溫后，將反應(yīng)后所得的沉淀物用無水乙醇洗滌3次，去除可能殘留的陽離子和陰離子，再在60°C下烘干24ho將所得的固體物質(zhì)進(jìn)行研磨，即可制得In2S3催化劑。
[0024]由圖1可知:該硫化銦催化劑為純的立方相盧-1n2S3。
[0025]由圖2可知:該硫化銦催化劑的BET比表面積95.6726m2/g。
[0026]由圖3可知:該硫化銦催化劑顆粒均勻，平均粒徑約22nm。
[0027]上述硫化銦催化劑的應(yīng)用效果為:
在初始四環(huán)素濃度為20mg/L、pH為7.0的水體中以2.5g/L的使用量加入該硫化銦催化劑，分別在可見光、太陽光下照射，并檢測體系中四環(huán)素的濃度隨時(shí)間的變化，計(jì)算四環(huán)素的去除率，結(jié)果如圖4。由圖4可知:10分鐘后，硫化銦催化劑對水體中四環(huán)素在可見光和太陽光下的去除率分別為34.80%和72.16%，20分鐘后，硫化銦催化劑對水體中四環(huán)素在可見光和太陽光下的去除率分別為65.83%和92.52%，40分鐘后，硫化銦催化劑對水體中四環(huán)素在可見光和太陽光下的去除率分別為94.04%和100%。
[0028]在初始土霉素濃度為30mg/L、pH為7.0的水體中以2.0g/L的使用量加入該硫化銦催化劑，分別在可見光、太陽光下照射，并檢測體系中土霉素的濃度隨時(shí)間的變化，計(jì)算土霉素的去除率，結(jié)果如圖5。由圖5可知小時(shí)后，硫化銦催化劑對水體中土霉素在可見光和太陽光下的去除率分別為72.41%和77.14%，2小時(shí)后，硫化銦催化劑對水體中土霉素在可見光和太陽光下的去除率分別為89.66%和97.62%，3小時(shí)后，硫化銦催化劑對水體中土霉素在可見光和太陽光下的去除率分別為94.93%和93.97%，4小時(shí)后，對土霉素在可見光和太陽光下的去除率分別為98.17%和98.10%ο
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硫化銦催化劑，其特征在于:In 2s3為立方相型半導(dǎo)體材料，其BET比表面積為95.6726m2/g，平均粒徑為22nm。2.一種制備如權(quán)利要求1所述的硫化銦催化劑的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將銦鹽和硫代乙?；茨柋葹?:12計(jì)量，在攪拌下將硫代乙?；芤杭尤氲姐燐}溶液中，并不斷攪拌形成澄清透明的無色溶液； (2)將澄清透明的無色溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，待其自然冷卻至室溫后，將所得的沉淀物用無水乙醇洗滌3次，去除殘留的陽離子和陰離子，烘干，研磨，制得所述的In2S3催化劑。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述的銦鹽溶液的濃度小于8.31mmol/Lo4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述的硫代乙?；芤旱臐舛刃∮?.02mol/Lo5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于:所述的銦鹽為硝酸銦。6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的方法，其特征在于:所述的硫代乙?；鶠榱虼阴０?。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:攪拌速度為150~200rpm。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述的水熱反應(yīng)溫度為120°C，時(shí)間為12h09.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述的烘干溫度為60°C，時(shí)間為24h。10.一種如權(quán)利要求1所述的硫化銦催化劑的應(yīng)用，其特征在于:所述的硫化銦催化劑用于去除水中的抗生素。
【專利摘要】<b/>本發(fā)明公開了一種硫化銦催化劑及其制備方法和應(yīng)用，In2S3為立方相β型半導(dǎo)體材料，其BET比表面積為95.6726m2/g，平均粒徑為22nm。本發(fā)明的制備方法簡單易行、反應(yīng)溫度低，制備的硫化銦催化劑具有較大比表面積和良好的催化性能，對水體中抗生素的去除速度快、效果好，不僅能在可見光下去除抗生素，還能在太陽光下(光強(qiáng)10000~200000lx)去除抗生素，有望發(fā)展成為去除水體中抗生素的催化劑。
【IPC分類】C01G15/00, C02F1/30, C02F1/58, B01J27/04
【公開號】CN104959151
【申請?zhí)枴緾N201510295673
【發(fā)明人】艾翠玲, 張嶸嶸, 邵享文, 許俊鴿, 雷英杰, 張國春
【申請人】福州大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月2日