一种Ag3PO4/CaWO4复合声催化剂及其制备方法和应用

本发明属于固体超声催化，具体涉及一种ag3po4/cawo4复合声催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在过去的几十年里，随着工业化的快速发展，不同的工业部门都面临着污水处理和环境保护的问题。到目前为止，人们仍在寻找更高效、环保和清洁的水净化技术。声催化氧化技术作为一种高级氧化工艺(aops)，因其具有效率高、能耗低、无二次污染等特点，被广泛应用在水体有机污染物去除方面。而研发高催化活性的声催化剂，对于将声催化氧化技术应用于有机污染物的去除至关重要。

2、钨酸钙(cawo4)是一种常见的金属钨酸盐，具有高稳定性、无毒等优点，在废水监测和环境净化领域具有潜在的应用价值。但因其具有较高的电子-空穴对(e--h+)重组率而限制其声催化活性。经过研究发现，构建cawo4基复合物有助于提高声催化反应中电子-空穴对(e--h+)的分离效率，从而显著增强声催化活性。根据文献报道，在降解过程中加入过硫酸盐后，超声活化可以生成硫酸盐自由基(so4-·，氧化还原电位为2.5-3.1v)，与·oh相比，so4-·是一种强单电子氧化剂，由于其对难降解有机污染物和藻类毒素的催化降解具有高效性和选择性而受到越来越多的关注。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供一种容易制备、时间短、降解效率好并且可重复利用的ag3po4/cawo4复合声催化剂。

2、本发明的目的之二是提供ag3po4/cawo4复合声催化剂与过硫酸钾协同作用超声催化降解有机污染物的方法。

3、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

4、一种ag3po4/cawo4复合声催化剂，ag3po4在ag3po4/cawo4复合声催化剂中所占的质量比为5％～40％。

5、上述的一种ag3po4/cawo4复合声催化剂的制备方法，包括如下步骤：将cawo4和agno3共同倒入锥形瓶中，加入蒸馏水，将cawo4和agno3的悬浊液超声30min，使ag离子均匀吸附在cawo4颗粒表面；同时，取na2hpo4·12h2o加入蒸馏水，搅拌30min使其充分溶解；将na2hpo4·12h2o溶液缓慢滴加至cawo4和agno3的悬浊液中，出现黄色沉淀后继续磁力搅拌30min；离心洗涤，干燥后，研磨，即得到ag3po4/cawo4复合声催化剂。

6、进一步的，上述的制备方法，所述干燥温度为80℃。

7、进一步的，上述的制备方法，所述cawo4的制备方法如下：分别称取钨酸钠(na2wo4·2h2o)和氯化钙(cacl2)，分别加入去离子水，将这两种溶液分别放到磁力搅拌器上搅拌30min，使分散均匀后，将氯化钙溶液缓慢倒入钨酸钠溶液中，放到磁力搅拌器上继续搅拌后，倒入聚四氟乙烯反应釜中进行水热反应，冷却至室温后倒掉上清液，将剩余的沉淀物倒入试管中，先用去离子水洗3次至中性，再用无水乙醇洗3次，最后在60℃的烘箱中烘干，取出后用玛瑙研钵研磨成粉末，装入试管中待用。

8、更进一步的，上述的cawo4的制备方法，所述的水热反应的条件是在433k温度下反应16h。

9、上述的ag3po4/cawo4复合声催化剂在降解有机污染物中的应用。

10、进一步的，上述的应用，方法如下：在含有有机污染物的溶液中加入ag3po4/cawo4复合声催化剂和过硫酸钾，将所得混合溶液进行超声处理。

11、更进一步的，上述的应用，所述ag3po4/cawo4复合声催化剂的加入量为1.5g/l，过硫酸钾的加入量为7mmol/l。

12、更进一步的，上述的应用，所述超声频率为40khz，超声功率为500w，超声时间为10min。

13、更进一步的，上述的应用，所述有机污染物是甲基橙(mo)、四环素(tc)、罗丹明b(rhb)、亚甲基蓝(mb)、刚果红(cr)中的一种或多种，且分别对应的初始浓度为10mg/l、30mg/l、2mg/l、5mg/l、50mg/l。

14、本发明的有益效果是：本发明使用原位沉淀法合成了ag3po4/cawo4复合声催化剂，ag3po4/cawo4复合声催化剂与过硫酸钾协同作用超声催化降解不同有机污染物，时间短、降解效果高、重复利用性好，在去除有机污染物研究方面展示出巨大的应用潜力。利用此方法超声10min对水中甲基橙(mo)、四环素(tc)、罗丹明b(rhb)、亚甲基蓝(mb)、刚果红(cr)的去除率分别可达到96.67(±1.08)％、73.65(±0.10)％、98.56(±0.16)％和98.83(±0.07)％、95.51(±0.37)％。

技术特征：

1.一种ag3po4/cawo4复合声催化剂，其特征在于，ag3po4在ag3po4/cawo4复合声催化剂中所占的质量比为5％～40％。

2.权利要求1所述的一种ag3po4/cawo4复合声催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将cawo4和agno3共同倒入锥形瓶中，加入蒸馏水，将cawo4和agno3的悬浊液超声30min；同时，取na2hpo4·12h2o加入蒸馏水，搅拌30min使其充分溶解；将na2hpo4·12h2o溶液缓慢滴加至cawo4和agno3的悬浊液中，出现黄色沉淀后继续磁力搅拌30min；离心洗涤，干燥后，研磨，即得到ag3po4/cawo4复合声催化剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为80℃。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述cawo4的制备方法如下：分别称取钨酸钠和氯化钙，分别加入去离子水，将这两种溶液分别放到磁力搅拌器上搅拌30min，使分散均匀后，将氯化钙溶液缓慢倒入钨酸钠溶液中，放到磁力搅拌器上继续搅拌后，倒入聚四氟乙烯反应釜中进行水热反应，冷却至室温后倒掉上清液，将剩余的沉淀物倒入试管中，先用去离子水洗3次至中性，再用无水乙醇洗3次，最后在60℃的烘箱中烘干，取出后用玛瑙研钵研磨成粉末，装入试管中待用。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的水热反应的条件是在433k温度下反应16h。

6.权利要求1所述的ag3po4/cawo4复合声催化剂在降解有机污染物中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，方法如下：在含有有机污染物的溶液中加入ag3po4/cawo4复合声催化剂和过硫酸钾，将所得混合溶液进行超声处理。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述ag3po4/cawo4复合声催化剂的加入量为1.5g/l，过硫酸钾的加入量为7mmol/l。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述超声频率为40khz，超声功率为500w，超声时间为10min。

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的应用，其特征在于，所述有机污染物是甲基橙、四环素、罗丹明b、亚甲基蓝、刚果红中的一种或多种，且分别对应的初始浓度为10mg/l、30mg/l、2mg/l、5mg/l、50mg/l。

技术总结
本发明属于固体超声催化技术领域，具体涉及一种Ag<subgt;3</subgt;PO<subgt;4</subgt;/CaWO<subgt;4</subgt;复合声催化剂及其制备方法和应用。Ag<subgt;3</subgt;PO<subgt;4</subgt;/CaWO<subgt;4</subgt;复合声催化剂的制备方法是将CaWO<subgt;4</subgt;和AgNO<subgt;3</subgt;溶液超声，使Ag离子均匀吸附在CaWO<subgt;4</subgt;颗粒表面，再将Na<subgt;2</subgt;HPO<subgt;4</subgt;·12H<subgt;2</subgt;O溶液缓慢滴入，出现黄色沉淀后继续搅拌，离心分离，洗涤，干燥。本发明提供的Ag<subgt;3</subgt;PO<subgt;4</subgt;/CaWO<subgt;4</subgt;复合声催化剂与过硫酸钾协同作用超声催化降解不同有机污染物，时间短、降解效果高、重复利用性好，对水中甲基橙(MO)、四环素(TC)、罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)、刚果红(CR)的去除率分别可达到96.67(±1.08)％、73.65(±0.10)％、98.56(±0.16)％和98.83(±0.07)％、95.51(±0.37)％。

技术研发人员：王新,韩洋,汪阳,刘洋成,项峥,刘宏伟
受保护的技术使用者：辽宁大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24