Ce(IO3)4的应用的制作方法

本发明属于环境污染治理技术领域，涉及Ce(IO₃)₄化合物作为一种新型催化剂在降解有机染料污染物中的应用。

背景技术：

随着人口的增加，全世界的印染产业规模不断扩大，该产业排出的大量有机染料污染物，已成为全世界水污染的重要来源。半导体光催化技术可在室温下直接利用太阳光将染料污染物高效地氧化降解。因此，通过光催化技术，充分利用太阳光来降解染料污染物是目前环境污染治理的一条有利途径。因紫外光只占太阳光总能量的4%左右，而可见光占46%左右，所以利用太阳能的关键在于利用太阳光中的可见光。因此，可见光响应型的光催化剂在当今环境治理领域具有重要的应用前景。然而，因为能带结构的限制，再加上高的光生载流子复合率，可见光催化剂降解染料污染物的活性和耐用性一般较低。

降解染料污染物的另一条有利途径是不通过光照，在节能的室温条件下使用催化剂进行催化降解。发展高活性、高耐用性的催化剂以用于无光照、室温条件下染料污染物的降解，在环境污染治理领域具有重要的实用前景和学术价值。

很多催化剂在有光照的条件下能表现出催化活性，甚至高的活性，但这种活性的获得，常常对光照这个条件非常依赖。如果光照强度很弱，或者没有光照，则无法表现出催化活性，这使得催化剂的应用受到了限制。

Ce(IO₃)₄是一种无机化合物，虽然它的制备方法和组成鉴定早已有文献报道，但目前尚未有专利和文献报道Ce(IO₃)₄的应用研究，尤其它作为催化剂的应用研究。

技术实现要素：

本发明目的在于提供Ce(IO₃)₄化合物在环境治理领域的一种新应用，首次提供此化合物的应用示例。

本发明的技术方案为：

一种Ce(IO₃)₄的应用，Ce(IO₃)₄作为催化剂降解有机染料污染物，具体应用的步骤为：

（1）以有机染料污染物为底物，以Ce(IO₃)₄为催化剂进行催化降解；

（2）Ce(IO₃)₄催化剂的活性评价：测定有机染料污染物的降解速率，以其完全降解所需的时间来衡量其催化活性；

上述的Ce(IO₃)₄的应用，所述的有机染料污染物优选为罗丹明B（RhB）或甲基橙（MO），所述的催化降解，温度为10-25℃，光照条件为完全避光或自然光照射。

本发明的有益效果在于：

（1）实验结果表明，Ce(IO₃)₄的催化降解活性即使在完全避光的条件下，也显著高于可见光照射下的商用二氧化钛（P25）光催化剂，解决了现有催化剂活性低的问题，同时解决了现有光催化剂的活性严重依赖光照条件的问题。

（2）本发明的Ce(IO₃)₄催化剂制备方法简单、制备条件温和，有利于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的Ce(IO₃)₄催化剂的SEM图。

图2为本发明实施例1制备的Ce(IO₃)₄催化剂的的EDS结果。

图3为本发明实施例1制备的Ce(IO₃)₄与P25光催化剂降解RhB染料的活性结果图。其中，C₀为催化剂加入前RhB的初始浓度，C为催化过程中任一时刻下RhB的浓度。

图4为本发明实施例1制备的Ce(IO₃)₄与P25光催化剂降解MO染料的活性结果图。其中，C₀为催化剂加入前MO的初始浓度，C为催化过程中任一时刻下MO的浓度。

具体实施方式

下面是本发明Ce(IO₃)₄和应用研究的具体实施例，以下实施例旨在进一步详细说明本发明，而非限制本发明。

实施例1

（1）Ce(IO₃)₄的制备

将1 mmol硝酸铈铵（(NH₄)₂Ce(NO₃)₆）40 mL去离子水，得到硝酸铈铵溶液。将4 mmol的碘酸钠（NaIO₃）溶于40 mL去离子水，得到碘酸钠溶液。室温下，在搅拌碘酸钠溶液的过程中，将硝酸铈铵逐滴加入碘酸钠溶液中。滴加完毕后，继续搅拌1 h。将所得沉淀用去离子水洗涤两次（每次用去离子水50 mL），离心分离后，置于温度为60℃的烘箱干燥12 h，即得Ce(IO₃)₄样品。

（2）Ce(IO₃)₄的表征

图1的SEM图可见，Ce(IO₃)₄样品具有0.1-10 nm大小的无规则形貌。图2的SEM图的EDS结果显示，样品的所含原子Ce、I、O个数比例接近为1 : 4 : 12，这说明Ce(IO₃)₄样品成功制备。

（3）Ce(IO₃)₄催化剂降解MO染料污染物的活性评价

将所得Ce(IO₃)₄样品以RhB或MO为降解底物，进行催化活性评价，并将其活性结果与P25光催化剂对比。

①Ce(IO₃)₄催化降解RhB的活性测试

将150 mg的Ce(IO₃)₄催化剂置于100 mL浓度为10 mg/L的RhB溶液（盛装于400 mL的敞口烧杯）中，在完全避光的室温下搅拌。分别在不同时间点取样，离心分离后取上清液，将上清液稀释得到试样。用紫外分光光度计（普析TU1810、北京普析通用仪器有限责任公司）测定试样在554 nm处的吸光度。最后根据浓度-吸光度标准曲线推算试样的RhB浓度。

②Ce(IO₃)₄催化降解MO的活性测试

将150 mg的Ce(IO₃)₄催化剂置于100 mL浓度为10 mg/L的MO溶液（盛装于400 mL的敞口烧杯）中，在完全避光的室温下搅拌。分别在不同时间点取样，离心分离后取上清液，将上清液稀释得到试样。用紫外分光光度计（普析TU1810、北京普析通用仪器有限责任公司）测定试样在465 nm处的吸光度。最后根据浓度-吸光度标准曲线推算试样的MO浓度。

③P25光催化降解RhB的活性测试

将150 mg的P25置于100 mL浓度为10 mg/L的RhB溶液（盛装于400 mL的敞口烧杯）中，室温下避光搅拌40 min，使罗丹明分子在P25表面达到吸附–脱附平衡。然后打开500W氙灯（PLS-SXE300、北京泊菲莱科技有限公司），用滤光片滤去波长低于420nm的光，RhB溶液液面位于氙灯正下方，液面与灯管中心之间的距离为14厘米（辐照度为400 mW/cm²）。这样处理是为了提供较优的光照条件，从而保证P25能充分表现出它的催化活性。分别在不同时间点取样，离心分离后取上清液，将上清液稀释得到试样。用紫外分光光度计（普析TU1810、北京普析通用仪器有限责任公司）测定试样在554 nm处的吸光度。最后根据浓度-吸光度标准曲线推算试样的RhB浓度。

④P25光催化降解MO的活性测试

将150 mg的P25置于100 mL浓度为10 mg/L的MO溶液（盛装于400 mL的敞口烧杯）中，室温下避光搅拌40 min，使罗丹明分子在P25表面达到吸附–脱附平衡。然后打开500W氙灯（PLS-SXE300、北京泊菲莱科技有限公司），用滤光片滤去波长低于420nm的光，MO溶液液面位于氙灯正下方，液面与灯管中心之间的距离为14厘米（辐照度为400 mW/cm²）。这样处理是为了提供较优的光照条件，从而保证P25能充分表现出它的催化活性。分别在不同时间点取样，离心分离后取上清液，将上清液稀释得到试样。用紫外分光光度计（普析TU1810、北京普析通用仪器有限责任公司）测定试样在465 nm处的吸光度。最后根据浓度-吸光度标准曲线推算试样的MO浓度。

由图3可见，在0-80 min以内的任意时间点，Ce(IO₃)₄催化剂对应的C/C₀值都明显低于P25光催化剂对应的C/C₀。由图4可见，在0-70 min以内的任意时间点，Ce(IO₃)₄催化剂对应的C/C₀值都明显低于P25光催化剂对应的C/C₀。这说明即使给予P25光催化剂较优的光照条件，而对Ce(IO₃)₄进行避光处理，Ce(IO₃)₄催化剂降解RhB或MO的活性也明显高于P25光催化剂。因此，Ce(IO₃)₄催化剂降解RhB或MO是一个节能、高效的过程，在环境污染治理方面有潜在的应用前景。