[發明專利]新型MIL-53(Fe)基催化劑去除水中抗生素應用

在審

• 申請號: 202010013798.9
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111151303A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 路瑩;吳瓊;景浩川;王飛飛;金丹楠
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28;C02F1/30;C02F101/36;C02F101/38;C02F101/34
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1.一種新型MIL-53(Fe)基催化劑的設計制備，其特征在于：以多孔正八面體晶體材料MIL-53(Fe)為主體，采用原位熱解法在MIL-53(Fe)孔結構中生長磁性γFe2O3超細納米顆粒以形成微型異質結并得到更穩定的結構，從而增加光的利用效率。然后通過一步水熱法將其負載在層狀氧化石墨烯上，增加光生載流子分離效率，提高催化劑的光催化活性，由于石墨烯表面高的核密度致使位阻增加，導致MIL-53(Fe)形貌和結構發生變化形成球狀結構，所制備催化劑的表達式為γFe2O3-MIL-53(Fe)-GO。

2.根據權利要求1中的復合光催化劑γFe2O3-MIL-53(Fe)-GO的制備，其特征在于，制備過程如下：

步驟一：通過改進的Hummers法制備氧化石墨烯，在制備氧化石墨烯的最后清洗階段將石墨烯懸浮液中的去離子水用N,N-二甲基甲酰胺通過離心并超聲取代，形成均勻的含氧化石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺懸浮液后在2～8oC下儲存。

步驟二：首先將FeCl3·6H2O邊攪拌邊緩慢溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，磁力攪拌30min后形成澄清透明的溶液后，將其逐滴加入步驟一得到的含氧化石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺懸浮液中，氧化石墨烯最終在復合物中的含量可以通過改變所取含氧化石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺懸浮液的體積進行調節，然后混合物在室溫下超聲分散2h。

步驟三：將含對苯二甲酸的N,N-二甲基甲酰胺溶液逐滴加入上述混合物中再超聲2h。

步驟四：另取一定量的FeCl3·6H2O和乙二胺溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，該混合溶液逐滴加入之前的混合物中，超聲30min。

步驟五：將混合物轉移到聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中在150℃～160℃下在程序升溫箱中保持15h～24h，冷卻到室溫之后，以8000r/min的速率離心5min后用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇分別離心清洗三次，在真空干燥箱中80℃下真空干燥12h，用瑪瑙研缽研磨，最終獲得磁性固體粉末。

3.根據權利要求2中的光催化劑γFe2O3-MIL-53(Fe)-GO的制備方法，其特征在于：所述的步驟一中含氧化石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺懸浮液的濃度為8mg/L～10mg/L。

4.根據權利要求2中的光催化劑γFe2O3-MIL-53(Fe)-GO的制備方法，其特征在于：所述的步驟二中FeCl3·6H2O與N,N-二甲基甲酰胺物質量之比為1：140，氧化石墨烯的含量通過改變所取含氧化石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺懸浮液的體積來調節，最終氧化石墨烯質量為相同條件下制備的不含γFe2O3和氧化石墨烯的純MIL-53(Fe)質量的20％～80％。

5.根據權利要求2中的光催化劑γFe2O3-MIL-53(Fe)-GO的制備方法，其特征在于：所述的步驟三中對苯二甲酸與N,N-二甲基甲酰胺物質量之比為1：140，溶液體積與步驟二中FeCl3·6H2O的N,N-二甲基甲酰胺溶液體積相同。

6.根據權利要求2中的光催化劑γFe2O3-MIL-53(Fe)-GO的制備方法，其特征在于：所述步驟四中γ-Fe2O3的前驅體FeCl3·6H2O和乙二胺的物質的量比為1：3，在N,N-二甲基甲酰胺中的濃度分別為1.2mM～200mM和3.6mM～600mM，N,N-二甲基甲酰胺物質的量與步驟三中N,N-二甲基甲酰胺物質的量之比為1：5～1：5.6。

7.根據權利要求2所制備的γFe2O3-MIL-53(Fe)-GO在降解抗生素廢水的應用，其特征在于：一定量的催化劑加入抗生素溶液中并持續攪拌，暗吸附30min后在可見光下照射，并每隔15min測定反應溶液中抗生素的濃度。

8.根據權利要求7所述的在降解抗生素廢水的應用，其特征在于：催化劑在抗生素溶液中的濃度為0.1g/L～0.3g/L。

9.根據權利要求7所述的在降解抗生素廢水的應用，其特征在于：所述抗生素廢水中的抗生素為諾氟沙星，諾氟沙星溶液的濃度為5mg/L～20mg/L。