[發(fā)明專利]一種利用鳳眼蓮累積納米氧化鋅制備光催化生物炭復合材料的方法

有效

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• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110433789B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設計）人: 李孟;許入義;張倩
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J35/10;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 喬宇;官群

本發(fā)明涉及一種利用鳳眼蓮累積納米氧化鋅制備光催化生物炭復合材料的方法，具體步驟如下：1)取生長在自然湖泊中的鳳眼蓮，用蒸餾水洗凈后置于含納米氧化鋅的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，培養(yǎng)15～45天后取出鳳眼蓮洗凈，再經烘干、粉碎備用；2)將粉碎后的鳳眼蓮在惰性氣氛下煅燒，冷卻后處理得到納米氧化鋅?生物炭光催化復合材料。本發(fā)明以鳳眼蓮為生物炭來源，鳳眼蓮作為外來物種近年來在許多富營養(yǎng)化水域泛濫成災，本發(fā)明為變廢為寶，實現了鳳眼蓮的資源化利用，并且能夠適當降低納米氧化鋅半導體的禁帶寬度，使得材料更容易被紫外燈激發(fā)，提高其光催化效應。

技術領域

本發(fā)明屬于光催化材料技術領域，具體涉及一種利用鳳眼蓮累積納米氧化鋅制備光催化生物炭復合材料的方法。

背景技術

四環(huán)素類抗生素由于價格低廉，在我國使用量巨大。四環(huán)素使用后會通過排泄物的方式進入到市政管網中，再排入污水處理廠，而目前大多數的污水處理廠沒有針對四環(huán)素類抗生素的處理工藝。因此，四環(huán)素會跟隨污水廠出水流入自然水域，對水環(huán)境產生污染。

納米氧化鋅由于其顆粒尺寸小、比表面積大、化學活性高等特點用作光催化劑。在紫外光照射下，納米氧化鋅會受激發(fā)而產生氧化性很高的自由基，這些自由基可以與復雜難降解有機物反應從而達到降解去除此類有機物的目的。但納米氧化鋅極易團聚，團聚后其納米效應和光催化效應都顯著下降，這也導致了納米氧化鋅的應用受到極大限制。

生物炭是指生物質材料在限氧(或無氧)以及相對低溫(通常＜700℃)的情況下進行熱解生成的一類固體材料，具有難熔、穩(wěn)定、多孔、高度芳香化、富含碳素等特點。由于制備生物炭的原料各異，制備過程中，表面官能團和電化學性能的限制，對污染物的去除難以達到較為理想的效果。但從基質材料角度考慮，生物炭比表面積大、孔徑分布規(guī)則、空隙結構發(fā)達且具有穩(wěn)定的物理化學性質，是一種性能優(yōu)良的材料。若以生物炭作為基質，將納米氧化鋅分散在生物炭表面可極大降低納米顆粒間的聚集效應，并適當降低納米氧化鋅的半導體帶寬，使得生物炭改性后在具備吸附效應的同時具有顯著的光催化效應。但目前將納米氧化鋅與生物炭結合的方式都是通過一些物理或化學的手段來進行人工負載，這些負載方式往往步驟繁瑣、操作復雜，增加了實驗材料與試劑的消耗，無形中增加了實驗成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種利用鳳眼蓮累積納米氧化鋅制備光催化生物炭復合材料的方法。鳳眼蓮在生長過程中對溶液中納米氧化鋅進行自然吸附，納米氧化鋅進入鳳眼蓮植株體內，與植株緊密結合，燒制成生物炭后，納米氧化鋅均勻分散在生物炭表面，并且納米氧化鋅的半導體帶寬得到有效降低，更容易被紫外燈激發(fā)，將所得生物炭復合材料置于低壓紫外燈照射下可實現對四環(huán)素的高效降解。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的技術方案是：

提供一種利用鳳眼蓮累積納米氧化鋅制備光催化生物炭復合材料的方法，具體步驟如下：

1)取生長在自然湖泊中的鳳眼蓮，用蒸餾水洗凈后置于含納米氧化鋅的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，培養(yǎng)15～45天后取出鳳眼蓮洗凈，再經烘干、粉碎備用；

2)將粉碎后的鳳眼蓮在惰性氣氛下煅燒，冷卻后處理得到納米氧化鋅-生物炭光催化復合材料。

按上述方案，步驟1)所述鳳眼蓮單株鮮重20～30g。

按上述方案，所述納米氧化鋅粒徑為20～40nm。

按上述方案，步驟1)所述含納米氧化鋅的培養(yǎng)液的配制方法為：將納米氧化鋅加入水中，超聲分散均勻得到納米氧化鋅溶液，將所得納米氧化鋅溶液與營養(yǎng)液混合，加蒸餾水稀釋得到含納米氧化鋅的培養(yǎng)液。

按上述方案，所述含納米氧化鋅的培養(yǎng)液中納米氧化鋅的濃度為100～400mg/L。

按上述方案，所述培養(yǎng)液為霍格蘭營養(yǎng)液，霍格蘭營養(yǎng)液與含納米氧化鋅的培養(yǎng)液體積比為1：100～200。