CN104495972B - 硫化亚砷的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫化亚砷的应用。硫化亚砷作为光催化剂降解有机染料污染物，从而拓宽了其应用范围。硫化亚砷光催化降解有机染料污染物如罗丹明B染料的活性明显高于二氧化钛P25，也高于高活性的Ag3PO4光催化剂。本发明的硫化亚砷光催化剂活性高、制备方法简单、制备条件温和，有利于推广应用。
Description
技术领域
本发明属于环境治理中的光催化技术领域，涉及硫化亚砷作为一种新型光催化剂在降解有机染料污染物中的应用。
背景技术
目前，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或消除。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水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，所以通过光催化技术利用太阳能的关键在于利用太阳光中的可见光。因此，能吸收可见光的光催化剂(简称可见光催化剂)在当今环境治理领域具有重要的应用前景。
因为光催化过程中高的光生载流子复合率，再加上能带结构的限制，可见光催化剂降解染料污染物的活性一般较低。文献(Z.Yi,et al.Nature Materials,2010,9,559–564)报道，Ag3PO4可作为光催化剂用于可见光下有机染料污染物的降解，其活性远高于BiVO4、AgBr、AgI和N-TiO2等常见的可见光催化剂。发展活性高于Ag3PO4的新型光催化剂，具有较大的挑战性。
硫化亚砷又名三硫化二砷，化学式为As2S3，为黄色结晶粉末，是雌黄矿石的主要成分。据《神农本草经》、《本草纲目》记载，雌黄曾作为一种中药，起到杀虫、解毒、消肿等作用。在现代，As2S3主要用于制造砷和含砷化合物。目前，尚未有专利和文献报道将As2S3作为光催化剂用于污染物的降解。
发明内容
本发明目的在于提供硫化亚砷(As2S3)在环境治理领域的一种新应用，从而拓宽其应用范围。
本发明的技术方案为：
一种硫化亚砷的应用，硫化亚砷作为光催化剂降解有机染料污染物，具体应用的步骤为：
(1)在室温(20-25℃)下，用可见光进行照射，以有机染料污染物为底物，以硫化亚砷为光催化剂进行光催化降解，；
(2)硫化亚砷光催化剂的活性评价：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。
上述的硫化亚砷的应用，所述的有机染料污染物优选为罗丹明B。
上述的硫化亚砷的应用，所述的可见光的波长大于420nm。
本发明的有益效果在于：
(1)实验结果表明，As2S3的光催化活性明显高于商用二氧化钛P25，也高于高活性的Ag3PO4光催化剂，解决了现有光催化剂降解活性低的问题。
(2)本发明的As2S3光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本发明实施例制备的As2S3光催化剂的SEM图。
图2本发明实施例制备的As2S3光催化剂的粉末XRD图。
图3为本发明实施例制备的As2S3光催化剂的UV-Vis DRS谱图。
图4为本发明实施例制备的As2S3，以及P25和Ag3PO4光催化剂降解罗丹明B染料的活性结果图。其中，C0为光催化剂加入前罗丹明B的初始浓度，即12.0mg/L，C为光催化过程中任一时刻下罗丹明B的浓度。
具体实施方式
下面是本发明As2S3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。
(1)As2S3的制备：
取2mL浓度为2.6mol/L的Na2HAsO3溶液与70mL去离子水混合，再加入2mL浓度为36wt％的盐酸，得到砷前驱体溶液；取1.9g的Na2S·9H2O溶于70mL的去离子水，得到硫前驱体溶液。在室温下，将砷前驱体溶液与硫前驱体溶液混合，避光搅拌2h后离心分离，得到沉淀。将沉淀在60℃下干燥5h，得到As2S3样品。
(2)As2S3的表征：
从图1可见，As2S3具有尺寸为1–20μm的无规则颗粒形貌。图2显示，As2S3样品的晶相与《粉末衍射卡片集》中JCPDS No.19-0084的标准As2S3晶相吻合，这说明As2S3样品成功制备。从图3可见，As2S3样品的吸收带边在550nm左右，这表明As2S3本质上是一种能吸收可见光的半导体，是一种潜在的可见光催化剂。
(3)As2S3作为光催化剂降解罗丹明B染料污染物的活性评价：
将所得As2S3样品以罗丹明B(难降解的代表性染料污染物)为降解底物，进行光催化活性评价，并将其活性结果与P25和Ag3PO4对比。
光催化活性测试方案为：将75mg光催化剂置于100mL浓度为12mg/L的罗丹明B溶液(盛装于500mL的敞口烧杯)中，室温下避光搅拌40min，使罗丹明分子在光催化剂表面达到吸附–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，罗丹明B溶液液面位于氙灯正下方，液面与灯管中心之间的距离为14cm。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(Lambda 35、美国PerkinElmer公司)测定试样在553nm处的吸光度。最后根据浓度-吸光度标准曲线推算试样的罗丹明B浓度。
由图4可见，As2S3光催化剂在15min以内将罗丹明B完全降解，Ag3PO4完全降解需要25min，P25即使在120min内降解罗丹明B的效率也非常低。由此可见，As2S3光催化剂的活性明显高于P25和Ag3PO4。因此，As2S3是一种降解染料污染物的高活性可见光催化剂。
Claims (1)
1.一种硫化亚砷的应用，其特征在于，硫化亚砷作为光催化剂降解有机染料污染物，具体应用的步骤为：
(1)在室温下，用可见光进行照射，以有机染料污染物为底物，以硫化亚砷为光催化剂进行光催化降解；
(2)硫化亚砷光催化剂的活性评价：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；
所述的有机染料污染物为罗丹明B；
所述的可见光的波长大于420nm。
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