Ce(IO3)4的應用的制作方法

本發明屬于環境污染治理技術領域，涉及Ce(IO₃)₄化合物作為一種新型催化劑在降解有機染料污染物中的應用。

背景技術：

隨著人口的增加，全世界的印染產業規模不斷擴大，該產業排出的大量有機染料污染物，已成為全世界水污染的重要來源。半導體光催化技術可在室溫下直接利用太陽光將染料污染物高效地氧化降解。因此，通過光催化技術，充分利用太陽光來降解染料污染物是目前環境污染治理的一條有利途徑。因紫外光只占太陽光總能量的4%左右，而可見光占46%左右，所以利用太陽能的關鍵在于利用太陽光中的可見光。因此，可見光響應型的光催化劑在當今環境治理領域具有重要的應用前景。然而，因為能帶結構的限制，再加上高的光生載流子復合率，可見光催化劑降解染料污染物的活性和耐用性一般較低。

降解染料污染物的另一條有利途徑是不通過光照，在節能的室溫條件下使用催化劑進行催化降解。發展高活性、高耐用性的催化劑以用于無光照、室溫條件下染料污染物的降解，在環境污染治理領域具有重要的實用前景和學術價值。

很多催化劑在有光照的條件下能表現出催化活性，甚至高的活性，但這種活性的獲得，常常對光照這個條件非常依賴。如果光照強度很弱，或者沒有光照，則無法表現出催化活性，這使得催化劑的應用受到了限制。

Ce(IO₃)₄是一種無機化合物，雖然它的制備方法和組成鑒定早已有文獻報道，但目前尚未有專利和文獻報道Ce(IO₃)₄的應用研究，尤其它作為催化劑的應用研究。

技術實現要素：

本發明目的在于提供Ce(IO₃)₄化合物在環境治理領域的一種新應用，首次提供此化合物的應用示例。

本發明的技術方案為：

一種Ce(IO₃)₄的應用，Ce(IO₃)₄作為催化劑降解有機染料污染物，具體應用的步驟為：

（1）以有機染料污染物為底物，以Ce(IO₃)₄為催化劑進行催化降解；

（2）Ce(IO₃)₄催化劑的活性評價：測定有機染料污染物的降解速率，以其完全降解所需的時間來衡量其催化活性；

上述的Ce(IO₃)₄的應用，所述的有機染料污染物優選為羅丹明B（RhB）或甲基橙（MO），所述的催化降解，溫度為10-25℃，光照條件為完全避光或自然光照射。

本發明的有益效果在于：

（1）實驗結果表明，Ce(IO₃)₄的催化降解活性即使在完全避光的條件下，也顯著高于可見光照射下的商用二氧化鈦（P25）光催化劑，解決了現有催化劑活性低的問題，同時解決了現有光催化劑的活性嚴重依賴光照條件的問題。

（2）本發明的Ce(IO₃)₄催化劑制備方法簡單、制備條件溫和，有利于推廣應用。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的Ce(IO₃)₄催化劑的SEM圖。

圖2為本發明實施例1制備的Ce(IO₃)₄催化劑的的EDS結果。

圖3為本發明實施例1制備的Ce(IO₃)₄與P25光催化劑降解RhB染料的活性結果圖。其中，C₀為催化劑加入前RhB的初始濃度，C為催化過程中任一時刻下RhB的濃度。

圖4為本發明實施例1制備的Ce(IO₃)₄與P25光催化劑降解MO染料的活性結果圖。其中，C₀為催化劑加入前MO的初始濃度，C為催化過程中任一時刻下MO的濃度。

具體實施方式

下面是本發明Ce(IO₃)₄和應用研究的具體實施例，以下實施例旨在進一步詳細說明本發明，而非限制本發明。

實施例1

（1）Ce(IO₃)₄的制備

將1 mmol硝酸鈰銨（(NH₄)₂Ce(NO₃)₆）40 mL去離子水，得到硝酸鈰銨溶液。將4 mmol的碘酸鈉（NaIO₃）溶于40 mL去離子水，得到碘酸鈉溶液。室溫下，在攪拌碘酸鈉溶液的過程中，將硝酸鈰銨逐滴加入碘酸鈉溶液中。滴加完畢后，繼續攪拌1 h。將所得沉淀用去離子水洗滌兩次（每次用去離子水50 mL），離心分離后，置于溫度為60℃的烘箱干燥12 h，即得Ce(IO₃)₄樣品。

（2）Ce(IO₃)₄的表征

圖1的SEM圖可見，Ce(IO₃)₄樣品具有0.1-10 nm大小的無規則形貌。圖2的SEM圖的EDS結果顯示，樣品的所含原子Ce、I、O個數比例接近為1 : 4 : 12，這說明Ce(IO₃)₄樣品成功制備。

（3）Ce(IO₃)₄催化劑降解MO染料污染物的活性評價

將所得Ce(IO₃)₄樣品以RhB或MO為降解底物，進行催化活性評價，并將其活性結果與P25光催化劑對比。

①Ce(IO₃)₄催化降解RhB的活性測試

將150 mg的Ce(IO₃)₄催化劑置于100 mL濃度為10 mg/L的RhB溶液（盛裝于400 mL的敞口燒杯）中，在完全避光的室溫下攪拌。分別在不同時間點取樣，離心分離后取上清液，將上清液稀釋得到試樣。用紫外分光光度計（普析TU1810、北京普析通用儀器有限責任公司）測定試樣在554 nm處的吸光度。最后根據濃度-吸光度標準曲線推算試樣的RhB濃度。

②Ce(IO₃)₄催化降解MO的活性測試

將150 mg的Ce(IO₃)₄催化劑置于100 mL濃度為10 mg/L的MO溶液（盛裝于400 mL的敞口燒杯）中，在完全避光的室溫下攪拌。分別在不同時間點取樣，離心分離后取上清液，將上清液稀釋得到試樣。用紫外分光光度計（普析TU1810、北京普析通用儀器有限責任公司）測定試樣在465 nm處的吸光度。最后根據濃度-吸光度標準曲線推算試樣的MO濃度。

③P25光催化降解RhB的活性測試

將150 mg的P25置于100 mL濃度為10 mg/L的RhB溶液（盛裝于400 mL的敞口燒杯）中，室溫下避光攪拌40 min，使羅丹明分子在P25表面達到吸附–脫附平衡。然后打開500W氙燈（PLS-SXE300、北京泊菲萊科技有限公司），用濾光片濾去波長低于420nm的光，RhB溶液液面位于氙燈正下方，液面與燈管中心之間的距離為14厘米（輻照度為400 mW/cm²）。這樣處理是為了提供較優的光照條件，從而保證P25能充分表現出它的催化活性。分別在不同時間點取樣，離心分離后取上清液，將上清液稀釋得到試樣。用紫外分光光度計（普析TU1810、北京普析通用儀器有限責任公司）測定試樣在554 nm處的吸光度。最后根據濃度-吸光度標準曲線推算試樣的RhB濃度。

④P25光催化降解MO的活性測試

將150 mg的P25置于100 mL濃度為10 mg/L的MO溶液（盛裝于400 mL的敞口燒杯）中，室溫下避光攪拌40 min，使羅丹明分子在P25表面達到吸附–脫附平衡。然后打開500W氙燈（PLS-SXE300、北京泊菲萊科技有限公司），用濾光片濾去波長低于420nm的光，MO溶液液面位于氙燈正下方，液面與燈管中心之間的距離為14厘米（輻照度為400 mW/cm²）。這樣處理是為了提供較優的光照條件，從而保證P25能充分表現出它的催化活性。分別在不同時間點取樣，離心分離后取上清液，將上清液稀釋得到試樣。用紫外分光光度計（普析TU1810、北京普析通用儀器有限責任公司）測定試樣在465 nm處的吸光度。最后根據濃度-吸光度標準曲線推算試樣的MO濃度。

由圖3可見，在0-80 min以內的任意時間點，Ce(IO₃)₄催化劑對應的C/C₀值都明顯低于P25光催化劑對應的C/C₀。由圖4可見，在0-70 min以內的任意時間點，Ce(IO₃)₄催化劑對應的C/C₀值都明顯低于P25光催化劑對應的C/C₀。這說明即使給予P25光催化劑較優的光照條件，而對Ce(IO₃)₄進行避光處理，Ce(IO₃)₄催化劑降解RhB或MO的活性也明顯高于P25光催化劑。因此，Ce(IO₃)₄催化劑降解RhB或MO是一個節能、高效的過程，在環境污染治理方面有潛在的應用前景。