[發明專利]一種三元復合光催化納米反應器及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201610956204.1
• 申請日: 2016-10-27
• 公開（公告）號: CN106582495A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 朱志;于洋;康溯;逯子揚;霍鵬偉;閆永勝;李春香
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J27/24;C02F1/28;C02F1/30;B01J20/30
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技術領域

本發明涉及一種光催化劑，特指一種三元復合光催化納米反應器及其制備方法和用途。

背景技術

近年來，由于抗生素藥物的不合理利用，對環境產生了較大的危害，以四環素類抗生素為例。四環素類抗生素(Tetracycline Antibiotics,TCs)是由放線菌屬產生的或半合成的一類廣譜性抗菌藥物，主要包括四環素、土霉素和金霉素，在促進畜禽生長、提高飼料報酬、疾病防治等方面發揮著重要作用。由于畜禽養殖業的需要造成濫用四環素類藥物的情況時有發生，而養殖業大量使用抗生素最終導致養殖產品抗生素殘留。因此給人和動物的健康帶來潛在的危害，實踐證明抗生素進入人或是動物體內后，大約70％不能被吸收，而是以母體化合物的形式直接被排出體外，并隨糞便進入到城市的污水處理系統。由于各種污水處理過程對污水中的這類物質不起作用或作用很少，最終被排放到環境中，對環境污染構成潛在威脅(如：遺傳變異、抗藥性、雙重感染、毒理性和過敏性反應等，尤其是因抗藥性引發了超級細菌的出現，引起了全世界的關注)。許多研究報告表明抗生素已廣泛存在土壤、地表水、地下水、沉積物、城市污水以及動物排泄物氧化塘中。因此，消除環境中抗生素殘留帶來的環境污染和食物鏈產品安全等問題已是科研工作者迫切需要解決的重大問題。

目前，國內外用于抗生素殘留處理的研究起步均比較晚，主要的方法有：物理處理方法、化學處理方法、生物處理方法以及多種方法的組合。這些方法各有獨特優點，也各有其局限性。光催化技術(Photocatalysis Technology)以半導體材料為光催化劑，自然光作為激發，通過與污染物分子的界面相互作用實現特殊的催化或轉化效應，使周圍的氧氣及水分子激發成極具氧化力的自由負離子，從而達到降解環境中有害有機物質的目的，該方法不會造成資源浪費與附加污染的形成，且操作簡便，是一種綠色環保的高效處理技術。

近年來，g-C₃N₄的作為新型有機半導體材料引起了人們的廣泛關注，主要是由于g-C₃N₄具有良好的化學穩定性及可直接利用可見光等優點，因而在光催化氧化環境污染物等方面具有廣闊的前景。但是由于其光能利用率低、難回收、電子-空穴易復合等缺點使其應用受到限制。

為了彌補以上兩個缺點，現有報道中(Santosh Kumar,Surendar T,Bharat Kumar,et al.Synthesis of Magnetically Separable and Recyclable g-C₃N₄-Fe₃O₄Hybrid Nanocomposites with Enhanced Photocatalytic Performance.J.Phys.Chem.C 2013,117,26135-26143)，將四氧化三鐵與氮化碳相結合，可以有效提高復合催化劑的光催化活性。以及(Weibing Li,Chang Feng,et.Al.Fabrication of sulfur-doped g-C₃N₄/Au/CdS Z-scheme photocatalyst to improve the photocatalytic performance under visible light.Applied Catalysis B:Environmental 168-169(2015)465–471)報道了g-C₃N₄/Au/CdS Z型異質結光催化劑對RhB的光催化降解。但是，上述報道中一方面四氧化三鐵容易脫落性能不穩定，而且g-C₃N₄/Au/CdS的合成成本較高。另一方面以上所制備的復合材料光催化活性仍有待提高。本文成功制備了低成本高穩定性的介孔SiO₂包覆的SiO₂/Fe₃O₄/g-C₃N₄復合光催化納米反應器。研究發現介孔SiO₂作為透明層可增強對目標物的吸附位點，對光催化反應提高微環境，使光催化降解過程連續，且可有效保護Fe₃O₄/g-C₃N₄，增強復合體系的穩定性。

發明內容