[發明專利]一種含有α和β晶型的氧化鉍光催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201710484639.5
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107029699A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 張燕輝;蔡文聯;郭鴻旭;王振紅
• 申請（專利權）人: 閩南師范大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/38;C02F101/36
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于環境凈化和環境的可持續發展技術領域，具體涉及一種含有α和β晶型的Bi₂O₃光催化劑及其制備方法與其在光催化降解環境中抗生素上的應用。

背景技術

抗生素是由某些微生物在生活過程中產生的具有抗病原體或其他活性的一類物質，可對許多細菌、霉菌、霉形體等起到抑制生長甚至殺滅的作用。長期以來，我國濫用抗生素的現象屢見不鮮。據世界衛生組織資料表明，我國住院患者和外科手術中抗生素使用率分別高達80%和95%，遠遠超過國際標準規定的30%和歐美發達國家的抗生素使用率22%~25%。過度使用抗生素會導致細菌抗藥基因的基因頻率增加，其結果就是導致了“超級細菌”的出現。“超級細菌”顧名思義，就是比一般細菌的抗藥性強，人類體內“超級細菌”的數量越多，對抗生素的抗藥性就越強。

抗生素主要通過微生物提取與人工合成的方式生產，其主要應用于醫療衛生行業，醫院、藥廠廢水以及醫療垃圾內含有大量的抗生素，如阿莫西林、青霉素、紅霉素、頭孢安定等；其次應用于養殖業，包括水產養殖與牲畜養殖。抗生素可通過水體與土壤對環境造成污染，進而對動植物造成影響，具有一定的危害性。因此，有關抗生素應用的整治活動就顯得尤為重要，倘若人們還對當前抗生素的應用危機視若無睹，那么人們終將要對自己的行為付出慘痛的代價。

目前，清除環境中抗生素的主要方法有吸附法、水解法、生物降解法和光催化降解法。其中光催化氧化作為一項綠色技術，在降解抗生素方面具有巨大的潛力。然而，以TiO₂為代表的氧化物存在著可見光利用率低和量子效率低等問題，而以CdS為代表的硫化物存在著嚴重的光腐蝕現象。隨著我國廢水排放量的增加以及廢水組成的愈加復雜，尋找合適的光催化劑來降解環境中抗生素等有害物質就顯得尤為重要。我國是抗生素生產大國，同時也是抗生素使用大國，抗生素污染形勢嚴峻，光催化降解作為非生物降解的形式之一對抗生素的降解具有重大意義，探索合適的光催化材料用于光催化降解抗生素的任務更是刻不容緩。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含有α和β晶型的Bi₂O₃光催化劑及其制備方法與應用，其所得催化劑催化效率高、使用壽命長、對環境友好，可用于光催化降解抗生素，且其制備成本低、生產工藝簡單、可大規模生產。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種Bi₂O₃光催化劑，其是由α晶型Bi₂O₃和β晶型Bi₂O₃構成的混合物，兩者比例為1:10~10:1。

所述Bi₂O₃光催化劑的制備方法包括以下步驟：

1）將Bi(NO₃)₂·5H₂O溶解于HNO₃溶液中，形成硝酸鉍溶液；

2）在步驟1）所得硝酸鉍溶液中邊攪拌邊緩慢滴加Na₂CO₃溶液，滴加完后繼續攪拌6 h，產生大量固體；

3）將步驟2）所得固體過濾分離，離心洗滌，干燥得Bi₂O₂CO₃；

4）將步驟3）所得Bi₂O₂CO₃在372 ℃~381 ℃下煅燒20~40 min，得到所述Bi₂O₃光催化劑。

其中，所用Bi(NO₃)₂·5H₂O、HNO₃與Na₂CO₃的摩爾比為2:5:18。

所得Bi₂O₃光催化劑具有較好光催化活性，可用于光催化降解環境中的抗生素，包括喹諾酮類抗生素（如環丙沙星，其結構式為：）、四環素類抗生素（如鹽酸四環素，其結構式為：）、磺胺類抗生素（如磺胺噻唑，其結構式為：）。

本發明的顯著優點在于：