[發明專利]用于光催化還原六價鈾的富含氧空位的納米ZnO的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110341978.4
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113083277B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 竹文坤;鄒庚;何嶸;陳濤;楊帆;雷佳;董云;任儼
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J35/02;G21F9/06
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 張忠慶

本發明公開了一種用于光催化還原六價鈾的富含氧空位的納米ZnO的制備方法，包括：將氫氧化鈉溶液以一定的速率滴加到硝酸鋅溶液中，攪拌，超聲，靜止，倒去上清液，離心得到Zn(OH)₂沉淀；將Zn(OH)₂沉淀加入到一定濃度的H₂O₂溶液中，攪拌，超聲，得到混合溶液，將混合溶液轉移到聚四氟乙烯高壓釜中，保溫一定時間，自然冷卻至室溫后，洗滌，干燥得到ZnO₂固體；將ZnO₂固體在空氣中，升溫到400～800℃保溫，煅燒后即得到富含氧空位的納米ZnO。本發明制備的納米ZnO能夠較好處理含鈾廢水；通過水熱和煅燒相結合的方法制備出了富含氧空位的ZnO，其對六價鈾具有較高的光催化還原能力。

技術領域

本發明涉及屬于有無機納米材料及其制備技術領域，具體涉及一種用于光催化還原六價鈾的富含氧空位的納米ZnO的制備方法及應用。

背景技術

核能因其清潔性、經濟性和可持續性的特點被認為是能夠徹底解決能源問題的一種新能源，在未來能源需求中核能將會占據較大比例。

核能的高速發展一方面緩解了能源短缺的危機和全球氣候變暖的問題，另一方面核能在實際應用中存在潛在的危險。核事故的發生不僅會破壞當地的生態壞境同時還會威脅人類的生命安全。目前國內外針處理含鈾廢水的方法主要有吸附法、化學沉淀法、生物處理法等方法用于處理鈾廢水。將可溶性的U(Ⅵ)轉化為不可溶性的U(Ⅳ)是一種處理含鈾廢水的理想策略。傳統處理含鈾廢水的方法存在高成本、低效率、易產生二次污染等諸多缺點。近年來，光催化技術被應用在處理含有機污染物和金屬離子的廢水。與傳統處理含鈾廢水方法相比，光催化技術處理含鈾廢水具有環保、操作簡單、成本低、還原效果好等優點。利用光催化化技術處理含鈾(Ⅵ)廢水具有理論意義和應用價值，但如何構建高效、太陽利用率高的光催化劑是現在面臨的挑戰。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種用于光催化還原六價鈾的富含氧空位的納米ZnO的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將Zn(NO₃)₂·6H₂O加入到去離子水中，攪拌0.5～1小時，超聲0.5～1小時，得到濃度為0.08～0.11mol/L的硝酸鋅溶液；

步驟二、按照Zn(NO₃)₂·6H₂O與NaOH摩爾比為1:2稱取一定量的NaOH加入到超純水中，攪拌0.5～1小時，超聲0.5～1小時，得到氫氧化鈉溶液；

步驟三、將氫氧化鈉溶液以一定的速率滴加到硝酸鋅溶液中，攪拌0.5～1小時，超聲0.5～1小時，靜止2小時，倒去上清液，離心機離心得到Zn(OH)₂沉淀；

步驟四、將Zn(OH)₂沉淀加入到1～3mol/L的H₂O₂溶液中，攪拌0.5～1小時，超聲0.5～1小時，得到混合溶液，將混合溶液轉移到聚四氟乙烯高壓釜中，在60～80℃下保溫1～3小時，自然冷卻至室溫后，分別用無水乙醇和超純水洗滌3次，最后在60～80℃的真空干燥箱中干燥24小時得到ZnO₂固體；取ZnO₂固體均勻鋪在磁舟上，用氫氣等離子體處理50～60秒；

步驟五、將氫氣等離子體處理后的ZnO₂固體在空氣中，以3～7℃/min的升溫速率，升溫到400～800℃保溫1～3小時，煅燒后即得到富含氧空位的納米ZnO。

優選的是，所述氫氧化鈉溶液的濃度為得到濃度在0.19～0.21mol/L之間的氫氧化鈉溶液。