[发明专利]用于光催化还原六价铀的富含氧空位的纳米ZnO的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种用于光催化还原六价铀的富含氧空位的纳米ZnO的制备方法，包括：将氢氧化钠溶液以一定的速率滴加到硝酸锌溶液中，搅拌，超声，静止，倒去上清液，离心得到Zn(OH)₂沉淀；将Zn(OH)₂沉淀加入到一定浓度的H₂O₂溶液中，搅拌，超声，得到混合溶液，将混合溶液转移到聚四氟乙烯高压釜中，保温一定时间，自然冷却至室温后，洗涤，干燥得到ZnO₂固体；将ZnO₂固体在空气中，升温到400～800℃保温，煅烧后即得到富含氧空位的纳米ZnO。本发明制备的纳米ZnO能够较好处理含铀废水；通过水热和煅烧相结合的方法制备出了富含氧空位的ZnO，其对六价铀具有较高的光催化还原能力。

技术领域

本发明涉及属于有无机纳米材料及其制备技术领域，具体涉及一种用于光催化还原六价铀的富含氧空位的纳米ZnO的制备方法及应用。

背景技术

核能因其清洁性、经济性和可持续性的特点被认为是能够彻底解决能源问题的一种新能源，在未来能源需求中核能将会占据较大比例。

核能的高速发展一方面缓解了能源短缺的危机和全球气候变暖的问题，另一方面核能在实际应用中存在潜在的危险。核事故的发生不仅会破坏当地的生态坏境同时还会威胁人类的生命安全。目前国内外针处理含铀废水的方法主要有吸附法、化学沉淀法、生物处理法等方法用于处理铀废水。将可溶性的U(Ⅵ)转化为不可溶性的U(Ⅳ)是一种处理含铀废水的理想策略。传统处理含铀废水的方法存在高成本、低效率、易产生二次污染等诸多缺点。近年来，光催化技术被应用在处理含有机污染物和金属离子的废水。与传统处理含铀废水方法相比，光催化技术处理含铀废水具有环保、操作简单、成本低、还原效果好等优点。利用光催化化技术处理含铀(Ⅵ)废水具有理论意义和应用价值，但如何构建高效、太阳利用率高的光催化剂是现在面临的挑战。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于光催化还原六价铀的富含氧空位的纳米ZnO的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将Zn(NO₃)₂·6H₂O加入到去离子水中，搅拌0.5～1小时，超声0.5～1小时，得到浓度为0.08～0.11mol/L的硝酸锌溶液；

步骤二、按照Zn(NO₃)₂·6H₂O与NaOH摩尔比为1:2称取一定量的NaOH加入到超纯水中，搅拌0.5～1小时，超声0.5～1小时，得到氢氧化钠溶液；

步骤三、将氢氧化钠溶液以一定的速率滴加到硝酸锌溶液中，搅拌0.5～1小时，超声0.5～1小时，静止2小时，倒去上清液，离心机离心得到Zn(OH)₂沉淀；

步骤四、将Zn(OH)₂沉淀加入到1～3mol/L的H₂O₂溶液中，搅拌0.5～1小时，超声0.5～1小时，得到混合溶液，将混合溶液转移到聚四氟乙烯高压釜中，在60～80℃下保温1～3小时，自然冷却至室温后，分别用无水乙醇和超纯水洗涤3次，最后在60～80℃的真空干燥箱中干燥24小时得到ZnO₂固体；取ZnO₂固体均匀铺在磁舟上，用氢气等离子体处理50～60秒；

步骤五、将氢气等离子体处理后的ZnO₂固体在空气中，以3～7℃/min的升温速率，升温到400～800℃保温1～3小时，煅烧后即得到富含氧空位的纳米ZnO。

优选的是，所述氢氧化钠溶液的浓度为得到浓度在0.19～0.21mol/L之间的氢氧化钠溶液。