[发明专利]具有光催化性能的MnS@ZnS核壳空心球催化剂的制备及其应用

说明书

本发明主要应用在光催化技术有关领域，提供了具有光催化性能的MnS@ZnS核壳空心球催化剂及其制备方法和应用。其制备方法如下，将硝酸锰、异丙醇、甘油均匀混合，水热反应后离心洗涤干燥。所得样品和硝酸锌水溶液，加入2‑甲基咪唑水溶液，搅拌后静置，煅烧后与硫代乙酰胺乙醇溶液水热反应后，得到具有光催化性能的MnS@ZnS核壳空心球催化剂。本发明的MnS@ZnS核壳空心球催化剂具有结构稳定、吸附能力强、分散性好等特点。所制备的MnS@ZnS核壳空心球催化剂在可见光照射下，拥有良好的光催化还原CO2性能，还原成CO性能高达179.36μmol g‑1h‑1，还原成CH4性能高达74.74μmol g‑1h‑1。可应用于光催化降解土霉素（OTC）、盐酸四环素（TCH）、左氧氟沙星（LEV）、活性红2（RR2）和诺氟沙星（NFX）等抗生素。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，尤其涉及具有光催化性能的MnS@ZnS核壳空心球催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

捕获、存储以及转化受到研究者的广泛关注。在二氧化碳转化方面，利用传统化学方法还原二氧化碳需要同时消耗大量的能量和氢气，而采用光催化方法还原二氧化碳，可以在比较温和的反应条件一步直接获得一氧化碳、碳氢化合物和甲醇等高值化学品和液体燃料，表现出极具潜力的应用前景，当前已成为相关领域一个重要的研究热点。

抗生素废水在水体和陆地生态系统的肆意排放,抗生素污染已成为当今世界重要的环境问题。由于抗生素废水具有生物毒性大,含有抑菌物质等特点,传统的物理吸附法,生物处理法在处理这类难降解有毒有机废水效果较差。近年来,光催化技术作为一种适用范围广，反应速率快,氧化能力强,无污染或少污染的处理抗生素废水的方法受到人们广泛关注。纳米二氧化钛光触媒存在易团聚、易失活、难分离回收和循环利用等缺点，目前的光触媒负载技术难以既保持二氧化钛较高的光催化活性，传统催化剂如TiO₂,ZnS等具有的禁带宽度比较宽,只能在紫外波段有较强吸收。量子产率低，光生电子空穴易复合，太阳能利用率低，光催化人工光源能耗高。所以开发新型的可见光响应的，禁带宽度变得更窄的,增强其在可见光区吸收程度的催化剂。因此，开发一种新型催化剂成为了研究重点。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供具有光催化性能的MnS@ZnS核壳空心球催化剂及其制备方法和应用，旨在解决背景技术中指出的现有技术存在问题。

本发明实施例是这样实现的，一种具有光催化性能的MnS@ZnS核壳空心球催化剂的制备方法，包括以下步骤：将四水硝酸锰、异丙醇、甘油混合均匀后，水热反应反应完全后进行离心，洗涤，干燥。将所得样品和硝酸锌均匀混合在水溶液中，搅拌后加入2-甲基咪唑水溶液，搅拌后静置，离心、洗涤、干燥后煅烧，与硫代乙酰胺乙醇溶液水热反应后离心、洗涤、干燥后得到具有光催化性能的MnS@ZnS核壳空心球催化剂。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述的甘油、异丙醇的体积比为(5000～15000):(35000～105000)。Mn-G样品、硝酸锌、2-甲基咪唑、硫代乙酰胺的质量比为(5～25):(100～500):(200～1100):(20～100)。水的体积为20ml。

作为本发明实施例的另一种优选方案，制备Mn-G样品水热反应的条件为100～140℃，3～7h。制备MnS@ZnS水热反应的条件为110～150℃，5～9h。作为本发明实施例的另一种优选方案，所述的干燥处理过程中，置于真空干燥箱烘干22～26h。所述的静置反应时间为3～7h。

作为本发明实施例的另一种优选方案，煅烧处理过程中，样品放置于马弗炉中，控制以5℃/min的升温速度升温至350～450℃，并在350～450℃温度下煅烧1～3h。作为本发明实施例的另一种优选方案，所述的硝酸锌、2-甲基咪唑摩尔比为1:8。作为本发明实施例的另一种优选方案，所述所述硝酸锰采用四水硝酸锰。硝酸锌采用六水硝酸锌。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述方法制备得到的具有光催化性能MnS@ZnS核壳空心球催化剂。