一种用于还原U(VI)的Ti3C2Tx/Cd0.8Zn0.2S光催化剂的制备方法

本发明属于ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备领域，具体涉及一种用于还原u(vi)的ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法。

背景技术：

1、放射性核素，尤其是铀，是核能发电的主要燃料来源。含铀废水的排放是铀矿开采和核电厂运行过程中不可避免的副产品，对环境和人类健康都构成重大风险。目前，光催化技术已成为处理含铀废水的有效方。在可见光的照射下，光催化剂会产生激发的光生电子(e-)和空穴(h+)。这些电子具有很强的还原能力，可促进催化剂表面物质的还原。因此，可溶性铀(vi)可以转化为不溶性铀(iv)。

2、硫化镉(cds)具有吸收可见光的能力和良好的能带结构，因此常用于光催化。然而，它在光反应过程中易受光腐蚀且不稳定，这大大阻碍了它的实际应用。在cds中加入zn生成三元固溶体化合物可有效改善上述问题，为提高其光催化性能和稳定性提供了一种可行的方法。cd1-xznxs是一种三元硫化物半导体，具有良好的光催化性能和稳定性。通过调整cd/zn的摩尔比，可以改变cd1-xznxs的带隙能，以适应光催化还原的特定要求。cd1-xznxs的一个共同局限是光生载流子的快速重组，这阻碍了它的实际应用。然而，最近的研究发现，在cd1-xznxs中添加辅助催化剂可以改善这一缺陷。因此，选择合适的助催化剂可以大大提高cd0.8zn0.2s的光催化性能。

3、mxene是一种具有高导电性和大比表面积的二维材料，于2011年首次被报道。其二维结构大大减少了载流子与反应界面之间的迁移距离，防止了空穴与光生电子的复合，提高了光催化性能，是一种理想的助催化剂。与石墨烯相比，mxene具有更广阔的应用空间，可作为生长平台和半导体前驱体。单层ti3c2tx mxene强大的"面对面"相互作用接触和明显的界面区暴露产生了有效的协同效应，增强了光催化活性并稳定了性能。因此mxene在光催化领域具有广泛的应用潜力。

4、在现有技术中，通过合成光催化剂对u(vi)进行还原，如申请号为202311058649.4，专利名为“一种空心花球状bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂及其制备方法和应用”的发明专利中，以三聚氰胺和三聚氰酸为原料，采用超分子自组装法合成空心纳米球g-c3n4，然后以空心纳米球g-c3n4作为基底，通过溶剂热合成法bi2o3纳米片负载在g-c3n4上，进而成功合成空心花球状bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂。在120min内对u(vi)的去除率达98.45％。该催化剂虽对u(vi)的去除效率比以往光催化剂有所提高，但在时间上对u(vi)的去除效率不够显著，因此，需要一种在时间和去除率上同时对u(vi)还原有明显效果的光催化剂。

5、基于以上背景，本发明通过水热法将cd0.8zn0.2s半导体原位生长在ti3c2tx纳米片上，制备出来了ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂用于还原u(vi)。本发明不仅具有制备方法简单、成本低和稳定性强等优点，还具有优异的稳定性和可重复使用性，有良好的应用前景。为处理含u(vi)废水提供了一种有效的技术途径。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种用于还原u(vi)的ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种用于还原u(vi)的ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、cd0.8zn0.2s半导体材料的制备：将1mmol柠檬酸钠溶解于50ml去离子水中形成溶液a；

5、通过在10ml去离子水中加入0.8mmolcdcl2和0.2mmolzncl2形成溶液b，然后将溶液b倒入溶液a中，混合后，将28％浓氨水和9m硫脲倒入其中，放入反应釜中，在60℃条件下水热，一定时间后，取出离心干燥过夜，得cd0.8zn0.2s半导体材料；

6、s2、ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备：在步骤a溶液全都混合完成后，按照一定的比例加入ti3c2tx悬浮液，然后放入反应釜中，在60℃条件下水热，一定时间后，取出离心干燥过夜，最后得到ti3c2tx/cd0.8zn0.2s复合材料。

7、进一步，s1和s2在水热反应完成后，将产物用去离子水和乙醇分别洗涤多次。

8、进一步，s2中，ti3c2tx和cd0.8zn0.2s最佳掺杂比为3:100。

9、进一步，将ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂在含铀溶液ph为1-7条件下进行最佳ph测试。

10、进一步，用naoh和hno3进行溶液ph调节，最优ph值为6。

11、进一步，将ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂与含铀溶液进行最佳固液比测试。

12、进一步，ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂与含铀溶液固液比为1:5-12，最佳固液比为1:6。

13、进一步，将ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂加入含铀溶液中，进行普通吸附实验。

14、进一步，进行普通吸附实验时，吸附时间为10-120min，达到吸附平衡后，进行光催化实验。

15、进一步，将ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂加入含铀溶液中，进行光催化实验；

16、进行光催化实验时，在吸附平衡之后，放在氙灯下进行光照，光照时间为10-60min，最佳光催化时间为40-60min。

17、本发明的有益效果为：1.本发明通过水热法合成了ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂，具有制备方法简单、成本低、稳定性强的优点；

18、2.本发明制备的ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂，为处理含u(vi)废水提供了一种有效的技术途径。

技术特征：

1.一种用于还原u(vi)的ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求书1所述用于还原u(vi)的ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法，其特征在于，所述s1和s2在水热反应完成后，将产物用去离子水和乙醇分别洗涤多次。

3.根据权利要求书1所述用于还原u(vi)的ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述ti 3c2tx和cd0.8zn0.2s最佳掺杂比为3:100。

4.根据权利要求书2所述用于还原u(vi)的ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法，其特征在于，将所述ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂在含铀溶液ph为1-7条件下进行最佳ph测试。

5.根据权利要求书4所述用于还原u(vi)的ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法，其特征在于，用naoh和hno3进行溶液ph调节，最优ph值为6。

6.根据权利要求书2所述用于还原u(vi)的ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法，其特征在于，将所述ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂与含铀溶液进行最佳固液比测试。

7.根据权利要求书6所述用于还原u(vi)的ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法，其特征在于，ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂与含铀溶液固液比为1:5-12，最佳固液比为1:6。

8.根据权利要求书2所述用于还原u(vi)的ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法，其特征在于，将所述ti3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂加入含铀溶液中，进行普通吸附实验。

9.根据权利要求书8所述用于还原u(vi)的ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法，其特征在于，进行普通吸附实验时，吸附时间为10-120min，达到吸附平衡后，进行光催化实验。

10.根据权利要求书2所述用于还原u(vi)的ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂的制备方法，其特征在于，将所述ti 3c2tx/cd0.8zn0.2s光催化剂加入含铀溶液中，进行光催化实验；

技术总结
本发明涉及一种用于还原U(VI)的Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;/Cd<subgt;0.8</subgt;Zn<subgt;0.2</subgt;S光催化剂的制备方法，其包括以下步骤：Cd<subgt;0.8</subgt;Zn<subgt;0.2</subgt;S半导体材料的制备：将1 mmol柠檬酸钠溶解于50 mL去离子水中形成溶液A；通过在10 mL去离子水中加入0.8 mmolCdCl<subgt;2</subgt;和0.2 mmolZnCl<subgt;2</subgt;形成溶液B，然后将溶液B倒入溶液A中，混合后，将28%浓氨水和9 M硫脲倒入其中，放入反应釜中，得Cd<subgt;0.8</subgt;Zn<subgt;0.2</subgt;S半导体材料；Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;/Cd<subgt;0.8</subgt;Zn<subgt;0.2</subgt;S光催化剂的制备：在步骤a溶液全都混合完成后，按照一定的比例加入Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;悬浮液，然后放入反应釜中，最后得到Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;/Cd<subgt;0.8</subgt;Zn<subgt;0.2</subgt;S复合材料。本发明通过水热法合成了Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;/Cd<subgt;0.8</subgt;Zn<subgt;0.2</subgt;S光催化剂，具有制备方法简单、成本低、稳定性强的优点。

技术研发人员：刘妍,田芸,余峰涛,袁定重,肖赛金
受保护的技术使用者：东华理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/5