CN109499563A - 一种氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化锌‑活性炭复合催化剂的制备方法，包括：(1)活性炭的预处理：将活性炭用无机酸溶液浸泡12～24h，过滤，去离子水洗至中性，再用无机碱溶液浸泡12～24h，过滤，用去离子水洗至中性，干燥，得到预处理后的活性炭；(2)将上述预处理后的活性炭加入去离子水中，超声分散6～8h，得到活性炭悬浮液；(3)向上述活性炭悬浮液中加入碳酸盐溶液，搅拌15～30min，再加入锌盐溶液，搅拌3～5h，抽滤，干燥，于280～400℃温度下煅烧1～2h，得到氧化锌‑活性炭复合催化剂。本发明中的氧化锌‑活性炭复合催化剂具有良好的光催化效果，在工业废水、废气的处理方面具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法。
背景技术
有机废水是一类难降解的废水。以印染废水为例，其排放量大，有机污染物含量高，种类复杂。由于有机污染物化学结构稳定、毒性大，处理难度高，传统的处理技术已受到严重挑战。对其应用常规处理技术，如物化法、化学法和生物法及其组合的方法，很难达到满意的处理效果。
采用光催化技术来处理废水中各种难降解的有机物已成为当前人们研究的热点课题。目前，常用的光催化剂大多为纳米半导体材料，但由于纳米粒子的尺寸小、容易产生团聚现象，同时在使用过程中易流失，因此，近年来，人们对负载型光催化剂开展了研究工作。
活性炭、碳纤维等材料具有质轻、多孔、比表面积大、吸附能力强等特点，而成为良好的催化剂载体材料。但是现有技术中，基于活性炭和氧化物纳米材料的催化剂还没有得到广泛的应用，所制得的复合催化剂的光催化效果并不理想。
为此，有必要针对上述问题，提出一种氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，包括：
(1)活性炭的预处理：将活性炭用无机酸溶液浸泡12～24h，过滤，去离子水洗至中性，再用无机碱溶液浸泡12～24h，过滤，用去离子水洗至中性，干燥，得到预处理后的活性炭；
(2)将上述预处理后的活性炭加入去离子水中，超声分散6～8h，得到活性炭悬浮液；
(3)向上述活性炭悬浮液中加入碳酸盐溶液，搅拌15～30min，再加入锌盐溶液，搅拌3～5h，抽滤，干燥，于280～400℃温度下煅烧1～2h，得到氧化锌-活性炭复合催化剂。
优选的，所述氧化锌-活性炭复合催化剂中，氧化锌和活性炭的质量比为1:2～10。
优选的，所述氧化锌-活性炭复合催化剂中，氧化锌和活性炭的质量比为1:2～6。
优选的，步骤(3)中，所述碳酸盐溶液与所述锌盐溶液的体积比为1:1～5。
优选的，步骤(3)中，所述锌盐溶液选自氯化锌溶液、硝酸锌溶液、硫酸锌溶液中的一种。
优选的，步骤(3)中，所述碳酸盐溶液选自碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、碳酸铵溶液中的一种。
优选的，步骤(1)中，无机酸溶液选自盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中的一种。
优选的，步骤(1)中，无机碱溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液中的一种。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的氧化锌-活性炭复合催化剂具有良好的光催化效果，在工业废水、废气的处理方面具有很好的应用前景。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，包括：
(1)活性炭的预处理：将活性炭用无机酸溶液浸泡12～24h，过滤，去离子水洗至中性，再用无机碱溶液浸泡12～24h，过滤，用去离子水洗至中性，干燥，得到预处理后的活性炭；
(2)将上述预处理后的活性炭加入去离子水中，超声分散6～8h，得到活性炭悬浮液；
(3)向上述活性炭悬浮液中加入碳酸盐溶液，搅拌15～30min，再加入锌盐溶液，搅拌3～5h，抽滤，干燥，于280～400℃温度下煅烧1～2h，得到氧化锌-活性炭复合催化剂。
上述步骤(1)中，无机酸溶液选自盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中的一种；无机碱溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液中的一种。
上述步骤(3)中，所述锌盐溶液选自氯化锌溶液、硝酸锌溶液、硫酸锌溶液中的一种，优选的，所述锌盐溶液为硝酸锌溶液；所述碳酸盐溶液选自碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、碳酸铵溶液中的一种，优选的，所述碳酸盐溶液为碳酸钠。
其中，所述碳酸盐溶液与所述锌盐溶液的体积比为1:1～5，优选的，所述碳酸盐溶液与所述锌盐溶液的体积比为1:1～2，进一步优选的，所述碳酸盐溶液与所述锌盐溶液的体积比为1:1.5。
本发明中，根据上述方法所制得的氧化锌-活性炭复合催化剂中，氧化锌和活性炭的质量比为1:2～10，优选的，氧化锌和活性炭的质量比为1:2～6，进一步优选的，氧化锌和活性炭的质量比为1:5。
实施例1
将活性炭用无机酸溶液浸泡12h，过滤，去离子水洗至中性，再用无机碱溶液浸泡12h，过滤，用去离子水洗至中性，干燥，得到预处理后的活性炭；
将上述预处理后的活性炭加入去离子水中，超声分散6h，得到活性炭悬浮液；
向上述活性炭悬浮液中加入碳酸盐溶液，搅拌15～30min，再加入锌盐溶液，搅拌3h，抽滤，干燥，于280℃温度下煅烧1h，得到氧化锌-活性炭复合催化剂。
本实施例中，根据上述方法所制得的氧化锌-活性炭复合催化剂中，氧化锌和活性炭的质量比为1:10，该催化剂的光催化效率为80％。
实施例2
将活性炭用无机酸溶液浸泡18h，过滤，去离子水洗至中性，再用无机碱溶液浸泡18h，过滤，用去离子水洗至中性，干燥，得到预处理后的活性炭；
将上述预处理后的活性炭加入去离子水中，超声分散7h，得到活性炭悬浮液；
向上述活性炭悬浮液中加入碳酸盐溶液，搅拌15～30min，再加入锌盐溶液，搅拌4h，抽滤，干燥，于300℃温度下煅烧1.5h，得到氧化锌-活性炭复合催化剂。
本实施例中，根据上述方法所制得的氧化锌-活性炭复合催化剂中，氧化锌和活性炭的质量比为1:5，该催化剂的光催化效率为95％。
实施例3
将活性炭用无机酸溶液浸泡24h，过滤，去离子水洗至中性，再用无机碱溶液浸泡24h，过滤，用去离子水洗至中性，干燥，得到预处理后的活性炭；
将上述预处理后的活性炭加入去离子水中，超声分8h，得到活性炭悬浮液；
向上述活性炭悬浮液中加入碳酸盐溶液，搅拌15～30min，再加入锌盐溶液，搅拌5h，抽滤，干燥，于400℃温度下煅烧2h，得到氧化锌-活性炭复合催化剂。
本实施例中，根据上述方法所制得的氧化锌-活性炭复合催化剂中，氧化锌和活性炭的质量比为1:2，该催化剂的光催化效率为74％。
本发明中，通过将氧化锌和活性炭进行复合，由于活性炭的比表面积较大，吸附能力强，可以将生成的氧化锌-活性炭复合物牢固吸附在其表面，因此，当氧化锌-活性炭复合催化剂中的氧化锌和活性炭的质量比为1:5时，其催化效果最好，因此，在工业废水、废气的处理方面具有很好的应用前景。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (8)
1.一种氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
(1)活性炭的预处理：将活性炭用无机酸溶液浸泡12～24h，过滤，去离子水洗至中性，再用无机碱溶液浸泡12～24h，过滤，用去离子水洗至中性，干燥，得到预处理后的活性炭；
(2)将上述预处理后的活性炭加入去离子水中，超声分散6～8h，得到活性炭悬浮液；
(3)向上述活性炭悬浮液中加入碳酸盐溶液，搅拌15～30min，再加入锌盐溶液，搅拌3～5h，抽滤，干燥，于280～400℃温度下煅烧1～2h，得到氧化锌-活性炭复合催化剂。
2.根据权利要求1所述的氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述氧化锌-活性炭复合催化剂中，氧化锌和活性炭的质量比为1:2～10。
3.根据权利要求2所述的氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述氧化锌-活性炭复合催化剂中，氧化锌和活性炭的质量比为1:2～6。
4.根据权利要求1所述的氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述碳酸盐溶液与所述锌盐溶液的体积比为1:1～5。
5.根据权利要求1所述的氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述锌盐溶液选自氯化锌溶液、硝酸锌溶液、硫酸锌溶液中的一种。
6.根据权利要求1所述的氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述碳酸盐溶液选自碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、碳酸铵溶液中的一种。
7.根据权利要求1所述的氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，无机酸溶液选自盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中的一种。
8.根据权利要求1所述的氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，无机碱溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液中的一种。
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