一种Co-Ge-O光催化-吸附双功能材料的应用的制作方法

本发明属于环境污染治理技术领域，涉及co-ge-o化合物作为一种双功能材料在吸附-光催化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材料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，可见光催化材料降解染料污染物的活性和耐用性一般较低。此外，大部分染料为有机物，而绝大部分光催化材料为无机半导体，所以光催化材料对有机染料的吸附一般不强，从而进一步造成光催化活性的降低。因此，发展高性能的光催化-吸附双功能材料，在染料污染治理领域具有重要的实用前景和学术价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供co-ge-o光催化-吸附双功能材料在环境治理领域的一种新应用，从而拓宽其应用范围，解决现有商品光催化材料对有机染料污染物的可见光催化活性低、吸附能力低等问题。

本发明的技术方案为：

一种co-ge-o光催化-吸附双功能材料的应用，co-ge-o化合物作为光催化-吸附双功能材料处理有机染料污染物，具体应用的步骤为：

（1）以有机染料污染物为底物，以co-ge-o材料对其进行光催化-吸附处理；

（2）co-ge-o材料的活性评价：测定有机染料污染物的光催化降解速率和吸附速率，以衡量其光催化降解活性和吸附活性；以单位时间内光催化降解过程中染料浓度的减少量、吸附过程中染料浓度的减少量分别计算光催化降解速率和吸附速率。

进一步地，所述的有机染料污染物优选为罗丹明b（rhb）或亚甲基蓝（mb）。

进一步地，光催化-吸附处理更优选的条件为：温度为10-25℃，光催化采用波长大于420nm的可见光，吸附过程为完全避光或自然光照射。

进一步地，co-ge-o材料的制备方法为：将naoh溶于去离子水中得到naoh溶液，再向其加入geo2，搅拌至溶液澄清后加入co(no3)2·6h2o，控制h2o/naoh/geo2/co(no3)2·6h2o的摩尔比为1.67：1.5：1：2，搅拌8~20min后转入反应釜，150~200℃下静置4~8小时，自然冷却后，离心、洗涤、干燥，得到co-ge-o材料。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明的co-ge-o材料的应用条件温和，在10-25℃的较低温度下就能取得较好的效果。

（2）本发明的co-ge-o材料对有机染料的的光催化降解活性和吸附活性均明显高于商用催化材料p25，显著提升了催化材料的活性，解决了传统催化材料活性低的问题。

（3）本发明的co-ge-o材料制备方法简单、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co-ge-o材料的sem图和相应的eds元素分析结果。

图2为本发明实施例1制备的co-ge-o材料和p25吸附-光催化降解rhb染料的活性结果图。其中，c0为co-ge-o或p25加入前rhb的初始浓度，c为光催化-吸附过程中任一时刻下rhb的浓度。

图3为本发明实施例1制备的co-ge-o材料和p25吸附-光催化降解mb染料的活性结果图。其中，c0为co-ge-o或p25加入前mb的初始浓度，c为光催化-吸附过程中任一时刻下mb的浓度。

具体实施方式

下面是本发明co-ge-o材料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）co-ge-o材料的制备

取0.06g的naoh（1.5mmol）溶于30ml去离子水中，再取0.11g（1mmol）的geo2于上述naoh溶液中，搅拌至溶液澄清后，加入0.58g（2mmol）的co(no3)2·6h2o。搅拌10分钟后移入容积为40ml的聚四氟乙烯反应釜中，在180℃下静置6小时。自然冷却，离心，用去离子水洗涤三次，在60℃下干燥10h，得到样品。

（2）co-ge-o材料的表征

由图1中sem图的eds元素分析结果可见，co-ge-o样品中含有co、ge和o元素，说明co-ge-o成功制备。

（3）co-ge-o材料吸附-光催化降解rhb、mb染料污染物的活性评价

将所得co-ge-o样品分别以rhb、mb为降解底物，进行吸附-光催化降解的活性评价，并将其活性结果与p25对比。

co-ge-o材料和p25吸附-光催化降解rhb的活性测试

将50mg的co-ge-o材料或p25置于100ml浓度为12mg/l的rhb溶液（盛装于400ml的敞口烧杯）中，在完全避光的室温下搅拌1h，使rhb分子在光材料表面达到吸附-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12cm。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554nm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。

co-ge-o材料或p25吸附-光催化降解mb的活性测试

将50mg的co-ge-o材料或p25置于100ml浓度为50mg/l的mb溶液（盛装于400ml的敞口烧杯）中，在完全避光的室温下搅拌1h，使mb分子在光材料表面达到吸附-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，mb溶液液面位于氙灯正下方，液面与灯管中心之间的距离为12cm。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665nm处的吸光度。最后根据浓度-吸光度标准曲线推算试样的mb浓度。

由图2可见，co-ge-o材料在1h的避光条件下能吸附48%的rhb，余下的rhb在可见光照射下的3h后能完全降解。co-ge-o材料吸附和光催化降解rhb的活性均明显高于p25。由图3可见，co-ge-o材料在1h的避光条件下能吸附78%的mb，余下的mb在可见光照射下的2.5h后能完全降解。co-ge-o材料吸附和光催化降解mb的活性均明显高于p25。因此，co-ge-o材料吸附-光催化降解rhb、mb是一个高效的过程，在有机染料污染治理方面有潜在的应用前景。