br> 步骤三:将步骤二得到的混合液离心并分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤离心得到的沉淀物，沉淀物置于70°C真空烘箱中反应10h，即得到Ce掺杂球状ZnO光催化剂。
[0020]实施例3:
步骤一:在250mL的烧杯中依次加入1.20g六水合硝酸锌、0.55g六亚甲基四胺、0.28g柠檬酸钠、0.02g六水合硝酸铈和200mL蒸馏水，机械搅拌lh，然后用氨水调节体系pH为11 ;
步骤二:将步骤一得到的混合溶液先转移到聚四氟乙烯内衬的微波水热罐中，填充比50%，然后放入微波消解仪反应；反应温度140°C，微波功率800W，保温反应时间2h ;反应结束后，取出水热鍾;
步骤三:将步骤二得到的混合液离心并分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤离心得到的沉淀物，沉淀物置于80°C真空烘箱中反应8h，即得到Ce掺杂球状ZnO光催化剂。
[0021]实施例4:
步骤一:在250mL的烧杯中依次加入1.20g六水合硝酸锌、0.60g六亚甲基四胺、0.28g柠檬酸钠、0.04g六水合硝酸铈和200mL蒸馏水，机械搅拌lh，然后用氨水调节体系pH为11 ;
步骤二:将步骤一得到的混合溶液先转移到聚四氟乙烯内衬的微波水热罐中，填充比50%，然后放入微波消解仪反应；反应温度170°C，微波功率800W，保温反应时间3h ;反应结束后，取出水热鍾;
步骤三:将步骤二得到的混合液离心并分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤离心得到的沉淀物，沉淀物置于80°C真空烘箱中反应12h，即得到Ce掺杂球状ZnO光催化剂。
[0022]光催化实验:
分别将制备好的光催化剂(20mg)放入装有50mL浓度为10mg/L的罗丹明B (分析纯，阿拉丁中国化学试剂有限公司)溶液置于10mL烧杯中，超声3?5min，接着将溶液转移到10mL石英试管中。开动磁力搅拌器，暗反应30min后，打开汞灯光源(BL-GHX-V西安比朗生物科技有限公司，150W)进行光催化反应。每隔20min从试管中取出3mL降解液，在转速为9000r/min的离心机(TG16-WS台式离心机，北京医用离心机厂)离心30min，将上清液移至石英比色皿中，用紫外-可见分光光度计(TU-1900，北京普析通用仪器有限责任公司)测试溶液的吸收光谱。光催化降解效率=C/C0 ((^为罗丹明B溶液光照前的吸光度值，C为罗丹明B溶液光照射t时间后的吸光度值)。
[0023]图1实施例所举条件下制备的样品X-射线衍射光谱图表明，所得样品均为六方相纤锌矿ZnO(标准卡片JCPDS 36-1451)，没有出现其他杂质峰，表明样品纯度较高。特别地，实施例3中的样品特征峰强度明显的高于其他实施例条件下得到的样品，具有较好的结晶度，这对于提高ZnO的光催化性能具有切实可行的意义。
[0024]图2实施例1中得到的ZnO样品场发射扫描电镜照片，其形貌特征由平均直径10?20nm的纳米球自组装而成球形结构，球形结构的直径8?12Mm。
[0025]图3实施例2中得到的Ce掺杂ZnO样品场发射扫描电镜照片，其形貌特征由平均直径10?20nm的纳米球自组装而成球形结构，球形结构的直径3?6Mm。
[0026]图4实施例3中得到的Ce掺杂ZnO样品场发射扫描电镜照片，其形貌特征由平均直径10?20nm的纳米球自组装而成球形结构，球形结构的直径5?8Mm。
[0027]图5实施例4中得到的Ce掺杂ZnO样品场发射扫描电镜照片，其形貌特征由平均直径10?20nm的纳米球自组装而成球形结构，球形结构的直径6?12Mm。
[0028]图6为实施例所得到的ZnO光催化剂光催化降解罗丹明B的降解效率随光照时间的变化。由光催化实验结果可知，与未掺杂试样相比，Ce掺杂ZnO样品的光催化活性明显提高。这说明通过掺杂微量杂Ce原子的技术手段来提高纳米ZnO光催剂的光催化活性是可行的。
[0029]图7为实施例4中得到的ZnO光催化剂光催化降解罗丹明B溶液在400?650nm范围内的吸光度值随光照时间的变化，从图中可知，罗丹明B的最大特征吸收峰为554nm，随光照时间的延长，罗丹明B逐渐被降解，80min后降解率达到99.80%。
[0030]本发明将Ce掺杂到球状ZnO的晶体结构中，可以明显改善ZnO表面状态，有利于产生更多的表面轻基，同时可以抑制光生电子与光生空穴(e_/h+)的复合，拓宽ZnO的光谱响应范围，提高ZnO对紫外光和可见光的利用率，进而提高ZnO光催化降解染料的活性。这对于提高纳米ZnO光催化活性提供了切实可行的参考依据。
[0031]本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.应用于染料废水处理的Ce掺杂球形ZnO光催化剂的制备方法，其特征在于: 由以下步骤实现: 步骤一:在250mL的烧杯中依次加入1.00?1.20g六水合硝酸锌、0.55?0.60g六亚甲基四胺、0.25?0.28g柠檬酸钠、0.01?0.04g六水合硝酸铈和200mL蒸馏水，机械搅拌0.5?lh，然后用氨水调节体系pH为11 ; 步骤二:将步骤一得到的混合溶液先转移到聚四氟乙烯内衬的微波水热罐中，填充比50%，然后放入微波消解仪反应；反应温度140?170°C，微波功率600?800W，保温反应时间2?3h ;反应结束后，取出水热罐； 步骤三:将步骤二得到的混合液离心并分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤离心得到的沉淀物，沉淀物置于60?80°C真空烘箱中反应8?12h，即得到Ce掺杂球状ZnO光催化剂。2.如权利要求1所述的应用于染料废水处理的Ce掺杂球形ZnO光催化剂的制备方法制得的光催化剂。3.如权利要求2所述的应用于染料废水处理的Ce掺杂球形ZnO光催化剂，其特征在于: Ce掺杂球形ZnO光催化剂的形貌呈球状结构，球状结构由平均直径10?20nm的纳米球自组装而成。
【专利摘要】本发明涉及应用于染料废水处理的Ce掺杂球形ZnO光催化剂及其制备方法。ZnO作为一种光催化剂，存在可见光利用率低、光生电子复合率高等缺陷，限制了ZnO光催化性能。本发明以六水合硝酸锌为ZnO的晶种来源，六亚甲基四胺为碱源，氨水为体系pH调节剂，柠檬酸钠为球形ZnO形貌诱导剂，六水合硝酸铈为掺杂剂，制得Ce掺杂球形ZnO光催化剂。本发明将Ce掺杂到球状ZnO的晶体结构中，可以明显改善ZnO表面状态，有利于产生更多的表面羟基，同时可以抑制光生电子与光生空穴（e-/h+）的复合，拓宽ZnO的光谱响应范围，提高ZnO对紫外光和可见光的利用率，进而提高ZnO光催化降解染料的活性。
【IPC分类】C02F1/32, B01J23/10
【公开号】CN104971708
【申请号】CN201510383733
【发明人】刘俊莉, 惠爱平, 李妍, 马建中
【申请人】陕西科技大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月3日