ZnS/NiS复合催化剂的制备及近红外光催化降解四环素开题报告

1. 研究目的与意义

中国既是抗生素生产大国，也是抗生素使用大国，每年抗生素的生产量与消耗量是国外的几十倍。目前，抗生素的泛滥使用，已经导致有多种途径进入我们的水和土壤之中，如医疗工业的废水，动物的粪便，等等，对我国环境问题产生了严重的影响。当抗生素废水进入水体后，其作为外来因素，会打破原有的生物链，破坏环境，危害人们的健康。[1]

四环素类抗生素作为抗生素的一种，由于其可以抑制肠道细菌繁殖，促进牲畜的生长，一直被广泛应用于医疗事业和畜牧业，其产生的废水，通过传统工艺单纯的生物

法、吸附法、氧化法难以完全降解。

2. 研究内容和预期目标

将nis与棒状zns复合，利用nis对于近红外光的响应以及棒状zns的压电效果从而提高nis的光催化性能。[6]查阅nis和zns的合成文献，综述nis和zns的光催化反应发展历程。本课题根据nis和zns的特性，制备出nis和zns掺杂的催化剂，并通过此催化剂来进行四环素降解。用水热法合成nis和zns复合催化剂，用xrd、tem、拉曼光谱进行表征。参照文献的方法，研究nis和zns复合材料在光辐射下降解四环素。研究ph、催化剂用量、四环素浓度对反应的影响。用紫外-可见光谱手段跟踪反应过程，拟定反应的动力学方程。[7]

预期目标：1、合成nis、zns、zns/nis复合光催化剂。

2、利用复合光催化剂降解四环素

3. 研究的方法与步骤

3.1 NiS的合成

称取0.3204g(1.29mmol)Ni(CH3COO)2·4H2O，置入100mL烧杯中并加入30mL去离子水超声溶解，然后称取0.2940g(3.86mmol)CH4N2S置入50mL烧杯中并加入20mL去离子水超声溶解，将CH4N2S溶液在磁力搅拌下缓慢滴加入Ni(CH3COO)2·4H2O溶液中，并搅拌3h使其混合均匀。将混合溶液移至100 mL的水热高压反应釜内，置于200℃鼓风烘箱中反应12 h。反应完成后，冷却到室温，真空抽滤，用去离子水和乙醇过滤洗涤3次。然后将产物置入70℃真空干燥箱中干燥12 h，得到NiS样品,并计算其产率。

3.2 ZnS的合成称取1.3387g(4.5mmol)Zn(NO3)2·6H2O，置入100mL烧杯中并加入40mL去离子水超声溶解，然后称取1.03g(13.5mmol) CH4N2S置入50mL烧杯中并加入20mL去离子水超声溶解，将CH4N2S溶液在磁力搅拌下缓慢滴加入Zn(NO3)2·6H2O溶液中，并搅拌1h使其混合均匀。然后将混合溶液移至100mL的水热高压反应釜内，置于200℃鼓风烘箱中反应12h。反应完成后，冷却到室温，真空抽滤，用去离子水和乙醇过滤洗涤3次。然后将产物置入70℃真空干燥箱中干燥12h，得到ZnS样品。[8]3.3 NiS/ZnS的合成称取0.3gZnS，并通过NiS的产率计算得出制备0.3gNiS含量为20%（wt%）的复合催化剂所需Ni(CH3COO)2·4H2O为0.2136g，将称取好的ZnS和Ni(CH3COO)2·4H2O置入100mL烧杯中并加入40mL去离子水超声溶解分散2h，使其混合均匀，然后称取0.1960gCH4N2S置入50mL烧杯中并加入20mL去离子水超声溶解，将CH4N2S溶液在磁力搅拌下缓慢滴加入上述混合悬浊液中，并搅拌3h使其混合均匀，将混合溶液移至100mL的水热高压反应釜内，置于200℃鼓风烘箱中反应12h。反应完成后，冷却到室温，真空抽滤，用去离子水和乙醇过滤洗涤3次。然后将产物置入70℃真空干燥箱中干燥12h，得到20%wtNiS/ZnS样品。并以此方法同理制得NiS含量为10%，15%，25%，30%的复合催化剂。[9]

4. 参考文献

[1] 陈宇溪，罗力莎，Ag 掺杂型 TiO2 粉末光催化降解四环素类抗生素废水，2018 年 13 期 [2] SubhajitBiswas, Soumitra Kar, and Subhadra Chaudhuri，Synthesis and Characterizationof Zinc Sulfide Nanostructures，, 36:33–36, 2006 [3] Subhajit Biswas, SoumitraKar, and Subhadra Chaudhuri，Opticaland Magnetic Properties of Manganese-Incorporated Zinc Sulfide Nanorods Synthesized by a Solvothermal Process ，J. Phys. Chem. B 2005,109, 17526-17530 [4]邱宇，林天禹，赵宇，王晓娜，基于柔性衬底的二维 ZnO 压电纳米发电器件，第３６ 卷 第 ８ 期，２０１６年８月 [5] 马琳，李雪晴，四环素的降解产物分析及分子机制研究，2015-KY-Y-04 [6] 王攀攀，袁巧霞，光催化降解沼液中四环素类抗生素效果及反应动力学研究，第34 卷，第23期，2018 年12 月 [7] 王鲁宁，宋超，碳酸根对四环素光降解的影响机理研究，第 38 卷第 12 期，2018 年 12 月 [8] FengChen, Hui Yang，Facile synthesis and enhancedphotocatalytic H2‐evolution performance of NiS2‐modified g‐C3N4 photocatalysts，2017年第38卷 第2期 [9]尹明彩，吴朝军，复合催化剂 NiS /g-C3 N4 的制备及光催化产氢性能，第 49 卷第 1 期，2017 年 3 月

5. 计划与进度安排

(1)第1-2周（2022年2月22日—2022年3月4日）查阅文献资料。

(2)第3-4周(2022年3月7日—2022年3月18日)作开题报告。

(3)第5-14周(2022年3月21日—2022年5月27日)进入实验室做毕业论文实验