本發(fā)明涉及光重整微塑料，特別涉及一種壓電光催化重整材料、制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、自合成了第一種塑料——賽璐珞以來(lái)，全球已經(jīng)累計(jì)生產(chǎn)了超過(guò)83億噸的塑料，預(yù)計(jì)到2050年這一數(shù)字將增加到400億噸。然而由于經(jīng)濟(jì)上缺乏可持續(xù)的回收技術(shù)，80?%的塑料被填埋或作為污染物排放到自然環(huán)境中，而沒(méi)有堆肥，回收或升級(jí)等。塑料廢物具有化學(xué)惰性，自然降解長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)世紀(jì)，嚴(yán)重危害了生態(tài)系統(tǒng)。
2、值得注意的是，塑料廢物本質(zhì)上是富含碳資源的物質(zhì)，若能通過(guò)高效轉(zhuǎn)化技術(shù)加以利用，可實(shí)現(xiàn)其向綠色清潔燃料、高附加值化學(xué)品及功能材料的轉(zhuǎn)化，在解決環(huán)境污染問(wèn)題的同時(shí)，為緩解能源危機(jī)提供新路徑。在此背景下，光重整技術(shù)因其兼具環(huán)保與能源雙重價(jià)值，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。該技術(shù)以清潔太陽(yáng)能為驅(qū)動(dòng)，利用半導(dǎo)體光催化劑產(chǎn)生反應(yīng)性氧化還原物質(zhì)，在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)微塑料的分解，同時(shí)耦合水裂解析氫反應(yīng)，達(dá)成微塑料降解與高附加值產(chǎn)物生成的同步。
3、與傳統(tǒng)的光解水制氫技術(shù)相比，光重整微塑料具有顯著的熱力學(xué)優(yōu)勢(shì)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每摩爾水分子在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分解成h2和o2需要吸收+237?kj/mol，而乙二醇（eg，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（pet）塑料單體之一）和乳酸（la，聚乳酸（pla）塑料單體）的吉布斯自由能變化分別僅為+9.2?kj/mol和+27?kj/mol。更低的反應(yīng)電勢(shì)大幅降低了制氫過(guò)程的能量消耗。然而，光重整微塑料依舊面臨著催化劑對(duì)可見(jiàn)光利用不足、光生載流子易復(fù)合、產(chǎn)氫性能低、高附加值產(chǎn)物選擇性和生成量低等問(wèn)題。
4、因此，在光重整技術(shù)基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)新的催化劑材料，以實(shí)現(xiàn)微塑料高效降解與高附加值產(chǎn)物同步生成，是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明將光催化和壓電催化原理相結(jié)合，提供一種壓電光催化重整材料、制備方法及應(yīng)用，通過(guò)耦合壓電材料和半導(dǎo)體特性，制備光電壓電耦合催化材料，拓寬了光吸收范圍，抑制了光生載流子復(fù)合，促進(jìn)了光生載流子分離和傳輸，極大改善了材料產(chǎn)氫和生成高附加值產(chǎn)物的性能，有效彌補(bǔ)了光催化重整微塑料技術(shù)的不足。同時(shí)，為日益嚴(yán)重的“白色污染”問(wèn)題，提供了一個(gè)潛在的解決方案，也為自然能源的多途徑利用和節(jié)能減排提供了新原理和新思路。
2、具體
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
如下：
3、第一方面，本發(fā)明提供了一種壓電光催化重整材料的制備方法，所述制備方法包括：
4、攪拌條件下，將硫代乙酰胺溶液，滴加到由乙酸鎘和乙酸鋅組成的混合溶液中，并加入過(guò)量氫氧化鈉，所得混合物料轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜，在150?℃-200?℃下進(jìn)行第一水熱反應(yīng)，獲得孿晶zn0.5cd0.5sv固溶體；
5、借助超聲及磁力攪拌，將所述孿晶zn0.5cd0.5sv固溶體與錫酸鈷均勻分散于超純水中，將所得分散體系轉(zhuǎn)移至真空環(huán)境中進(jìn)行干燥后，獲得所述壓電光催化重整材料—cso/t-czsv。
6、可選地，所述混合溶液中，乙酸鎘和乙酸鋅的摩爾比為1:1。
7、可選地，所述混合物料中，硫代乙酰胺與乙酸鎘的摩爾比為2.5:1。
8、可選地，所述第一水熱反應(yīng)的時(shí)長(zhǎng)為20?h-26?h。
9、可選地，所述壓電光催化重整材料中，所述錫酸鈷的質(zhì)量占比為3?%-15?%。
10、可選地，所述真空環(huán)境中進(jìn)行干燥的溫度60?℃-70?℃。
11、可選地，所述錫酸鈷通過(guò)以下制備方法獲得：
12、攪拌條件下，將硝酸鈷溶液滴加到氯化錫溶液中，并加入過(guò)量氫氧化鈉，然后將所得物料轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜，在150?℃-200?℃下進(jìn)行第二水熱反應(yīng)，獲得前驅(qū)體cosn(oh)6；
13、所述前驅(qū)體cosn(oh)6進(jìn)一步于惰性環(huán)境中進(jìn)行煅燒處理，得到錫酸鈷。
14、可選地，所述第二水熱反應(yīng)的時(shí)長(zhǎng)為6?h-12?h。
15、可選地，所述煅燒處理包括：以1-5?℃/min升溫速率升溫至400?℃-500?℃，保溫2h-4?h。
16、第二方面，本發(fā)明提供一種壓電光催化重整材料，所述壓電光催化重整材料通過(guò)上述第一方面所述制備方法獲得。
17、第三方面，本發(fā)明提供一種壓電光催化重整材料的應(yīng)用，所述壓電光催化重整材料通過(guò)上述第一方面所述制備方法獲得，所述壓電光催化重整材料用于壓電光催化重整微塑料同步產(chǎn)氫/過(guò)氧化氫。
18、本發(fā)明提供一種壓電光催化重整材料的制備方法，所述制備方法包括：攪拌條件下，將硫代乙酰胺溶液，滴加到由乙酸鎘和乙酸鋅組成的混合溶液中，并加入過(guò)量氫氧化鈉，所得混合物料轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜，在150?℃-200?℃下進(jìn)行第一水熱反應(yīng)，獲得孿晶zn0.5cd0.5sv固溶體；借助超聲及磁力攪拌，將所述孿晶zn0.5cd0.5sv固溶體與錫酸鈷均勻分散于超純水中，將所得分散體系轉(zhuǎn)移至真空環(huán)境中進(jìn)行干燥后，獲得所述壓電光催化重整材料—cso/t-czsv；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下優(yōu)點(diǎn)：
19、本發(fā)明通過(guò)耦合壓電材料和半導(dǎo)體特性，制得壓電光催化重整材料—cso/t-czsv。具體是以鋅閃鋅礦（zb）和纖鋅礦（wz）段之間交替排列形成同質(zhì)結(jié)，并摻雜s空位的孿晶zn0.5cd0.5sv固溶體（t-czsv），耦合光催化材料錫酸鈷（co2sno4，cso）形成；其中，同質(zhì)結(jié)的存在增強(qiáng)了光生電子和空穴的分離，同時(shí)在機(jī)械應(yīng)力作用下，t-czsv中電荷的不均勻分布會(huì)引起自發(fā)極化，從而產(chǎn)生內(nèi)部電場(chǎng)，有效促進(jìn)了載流子的分離；t-czsv通過(guò)耦合晶格排布合理、理化性質(zhì)穩(wěn)定、能帶結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的光催化材料錫酸鈷（co2sno4，cso），來(lái)進(jìn)一步拓寬光吸收范圍和提高光生載流子分離效率，助力高效產(chǎn)氫。此外，將光催化和壓電催化原理相結(jié)合，既能實(shí)現(xiàn)提效增速高效降解微塑料同步產(chǎn)氫/過(guò)氧化氫，又能耦合自然界的風(fēng)能，水波能，振動(dòng)和太陽(yáng)能于一體，為自然能源的多途徑利用和節(jié)能減排提供了新原理和新思路，在未來(lái)的能源環(huán)境應(yīng)用中發(fā)揮出巨大潛力。
1.一種壓電光催化重整材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓電光催化重整材料的制備方法，其特征在于，所述混合溶液中，乙酸鎘和乙酸鋅的摩爾比為1:1，硫代乙酰胺與乙酸鎘的摩爾比為2.5:1。
3.?根據(jù)權(quán)利要求1所述壓電光催化重整材料的制備方法，其特征在于，所述第一水熱反應(yīng)的時(shí)長(zhǎng)為20?h-26?h。
4.?根據(jù)權(quán)利要求1所述壓電光催化重整材料的制備方法，其特征在于，所述壓電光催化重整材料中，所述錫酸鈷的質(zhì)量占比為3?%-15?%。
5.?根據(jù)權(quán)利要求1所述壓電光催化重整材料的制備方法，其特征在于，所述真空環(huán)境中進(jìn)行干燥的溫度60?℃-70?℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓電光催化重整材料的制備方法，其特征在于，所述錫酸鈷通過(guò)以下制備方法獲得：
7.?根據(jù)權(quán)利要求6所述壓電光催化重整材料的制備方法，其特征在于，所述第二水熱反應(yīng)的時(shí)長(zhǎng)為6?h-12?h。
8.?根據(jù)權(quán)利要求6所述壓電光催化重整材料的制備方法，其特征在于，所述煅燒處理包括：以1-5?℃/min升溫速率升溫至400?℃-500?℃，保溫2?h-4?h。
9.一種壓電光催化重整材料，其特征在于，所述壓電光催化重整材料通過(guò)上述權(quán)利要求1-8任一所述制備方法獲得。
10.一種壓電光催化重整材料的應(yīng)用，其特征在于，所述壓電光催化重整材料通過(guò)上述權(quán)利要求1-8任一所述制備方法獲得，所述壓電光催化重整材料用于壓電光催化重整微塑料同步產(chǎn)氫/過(guò)氧化氫。