[發(fā)明專(zhuān)利]一種C3

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210539441.3
• 申請(qǐng)日: 2022-05-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114917947B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文濤;沈家媛;張繼勇;黃藝;陳顯飛;張佩聰;李峻峰;周琴;陽(yáng)鑫;王攀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J27/24
• 分類(lèi)號(hào): B01J27/24;C02F1/30;C02F101/20;C02F101/22;C02F101/30;C02F101/38
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本發(fā)明涉及一種C₃N₅/CLDHs復(fù)合異質(zhì)結(jié)光催化材料及其制備方法，屬于水環(huán)境污染物處理與功能材料技術(shù)領(lǐng)域。該C₃N₅/CLDHs復(fù)合材料是在C₃N₅上原位生長(zhǎng)ZnAlBi水滑石并煅燒后制得；C₃N₅與CLDHs的質(zhì)量比為1/1~1/20。此復(fù)合材料具有可見(jiàn)光催化降解抗生素，還原重金屬離子等特點(diǎn)。可見(jiàn)光照下，C₃N₅/CLDHs?1/10對(duì)Cr(VI)的催化還原速率常數(shù)分別是CLDHs及C₃N₅催化速率常數(shù)的10倍和7倍；同時(shí)，它對(duì)鹽酸四環(huán)素的催化降解速率常數(shù)是對(duì)應(yīng)CLDHs與C₃N₅的13倍和15倍。本發(fā)明制備的吸附?可見(jiàn)光催化材料在綠色、高效治理實(shí)際混合污染物方面具有重要的應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種C₃N₅/CLDHs復(fù)合光催化材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于水環(huán)境污染物處理與功能材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染日益加劇，其中水體污染成為急需解決的重要問(wèn)題之一，而重金屬鉻(Cr)污染就是一種比較嚴(yán)重的水體污染。在廢水中重金屬Cr主要以Cr(III)和Cr(VI)兩種價(jià)態(tài)形式存在，其中Cr(VI)的毒性約為Cr(III)的100倍，并且在自然條件下不易降解，非常容易被人體吸收，對(duì)人體健康有著嚴(yán)重威脅。同時(shí)抗生素的環(huán)境污染及其毒理效應(yīng)亦是我國(guó)乃至全球所面臨的重大環(huán)境問(wèn)題之一，抗生素的積累會(huì)對(duì)生態(tài)平衡以及人類(lèi)的生命造成危害，導(dǎo)致水體微生物產(chǎn)生耐藥性，即使微量抗生素經(jīng)長(zhǎng)期暴露，也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成威脅。四環(huán)素類(lèi)抗生素(TC)又是目前使用最廣泛、用量最大的抗生素種類(lèi)之一，因其難以在環(huán)境中降解，對(duì)環(huán)境問(wèn)題的威脅引發(fā)多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家將其列為重要的環(huán)境問(wèn)題，相關(guān)的研究也在廣泛隨之展開(kāi)。

目前對(duì)Cr(VI)和TC常見(jiàn)的去除方法有：膜分離法、吸附法、化學(xué)沉淀法、電解法、光催化降解法等。在這些方法中，吸附法由于其成本低廉、效率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用，同樣吸附法也是抗生素廢水處理中較為經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的方法之一。常用的吸附劑為層狀雙金屬氫氧化物—水滑石，是一類(lèi)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于水鎂石的二維陰離子黏土，其層板是由可調(diào)控的二價(jià)和三價(jià)金屬陽(yáng)離子構(gòu)成，層間由可交換的陰離子來(lái)平衡電荷。水滑石由于其較大的比表面積、較好的離子交換性能和較好的熱穩(wěn)定性而備受關(guān)注。當(dāng)水滑石在低溫下煅燒后，會(huì)形成混合金屬氧化物，由于水滑石的“記憶效應(yīng)”，這種混合金屬氧化物會(huì)在水溶液中恢復(fù)其層狀結(jié)構(gòu)，這種特性經(jīng)常被用來(lái)吸附去除一些陰離子型污染物。

然而，在實(shí)際處理過(guò)程中，吸附劑的性質(zhì)以及工藝條件(如溫度、pH值)等因素都會(huì)影響其吸附效果，且礦物型吸附材料還存在易團(tuán)聚，附著效率低，循環(huán)性差以及吸附劑吸附位點(diǎn)有限不能完全去除Cr(VI)和TC等缺點(diǎn)，并且吸附劑吸附后只是將污染物從水中轉(zhuǎn)移，之后仍需要對(duì)吸附劑上的Cr(VI)進(jìn)行一系列的處理，這使其難以成為有效的去除Cr(VI)和TC的方法。近年來(lái)，通過(guò)光催化將Cr(VI)還原為無(wú)毒的Cr(III)以及有效去除TC的方法也引起了人們的廣泛關(guān)注。氮化碳通常指C₃N₄，是一種非金屬有機(jī)半導(dǎo)體，由于其獨(dú)特的二維層狀結(jié)構(gòu)、高熱穩(wěn)定性和易于制備等優(yōu)點(diǎn)而引起了廣泛的關(guān)注，然而其較寬的禁帶寬度和較差的電荷分離效率往往難以滿(mǎn)足實(shí)際需求。C₃N₅是一種新型的富氮型氮化碳材料，通過(guò)將更多的氮引入到C₃N₅的三唑網(wǎng)絡(luò)中，基于三唑單元的C₃N₅表現(xiàn)出完全不同的氮化碳骨架和高熱力學(xué)穩(wěn)定性，比具有較少N含量的氮化碳具有更好的電子性能。為了提高光催化效果和Cr(VI)、TC的去除率，研究者們選擇將光催化劑與具有吸附效果的吸附劑相結(jié)合，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)吸附和光催化協(xié)同去除Cr(VI)和TC的混合溶液。