一种g‑C3N4‑TiO2/HNTs复合光催化剂的制备及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种g‑C3N4‑TiO2/HNTs复合光催化剂的制备方法及其应用，按以下步骤进行：将钛酸正丁酯和无水乙醇中加入烧杯中，磁力搅拌，形成均一的溶液；再加入冰醋酸，并磁力搅拌；然后将埃洛石加入到上述溶液中，继续搅拌，得到悬浮液；再将去离子水和无水乙醇混合后缓慢加入到悬浮液中，并连续搅拌，形成溶胶‑凝胶；将溶胶‑凝胶置于干燥箱中干燥；然后将所得干凝胶研磨成粉末，放入马弗炉中煅烧，洗涤，离心，干燥，研磨成粉末，得到TiO2/HNTs；称取三聚氰胺与TiO2/HNTs混合，充分研磨后，放入马弗炉中煅烧，自然冷却至室温取出并研磨成粉末，得到最终产物。本发明专利技术实现了以g‑C3N4‑TiO2/HNTs纳米复合材料作为光催化剂降解抗生素废水的目的。

Preparation and application of a G C3N4 TiO2/HNTs composite photocatalyst

Preparation and application of the invention relates to a method for G C3N4 TiO2/HNTs composite photocatalyst, according to the following steps: tetrabutylorthotitanate and ethanol added to the beaker, magnetic stirring, form a uniform solution; then adding acetic acid, and magnetic stirring; then halloysite added to the solution. Continue stirring, suspension is obtained; then the deionized water and ethanol mixture was added to the suspension, and continuously stirring, forming sol gel; sol gel placed in a drying box for drying; then the dry gel is ground into powder, in a muffle furnace calcination, washing, centrifugation, drying, grinding get into powder, TiO2/HNTs; the melamine and TiO2/HNTs mix, fully after grinding, calcining in muffle furnace, natural cooling to room temperature and remove the ground into powder, too To the final product. The present invention is achieved with G C3N4 TiO2/HNTs nanocomposites as photocatalyst to degradation of antibiotic wastewater.

【技术实现步骤摘要】
一种g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的制备及其应用
本专利技术涉及一种g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的制备及其应用，属于环境材料制备

技术介绍
抗生素是由某些微生物产生的在高稀释度下具有杀灭或抑制某些微生物和其他细胞增殖的一类化学物质。自1940年，青霉素被发现并应用于临床之后，抗生素得到快速发展，被广泛应用于人类和动物疾病的治疗和预防，以及动物养殖过程中生长效率的提高，但进入到生物体或人体内的抗生素不能被机体所完全吸收，大约有90％以抗生素原形或代谢物形式经由病人和动物的粪便和尿液排入到环境中,以不同途径对水体、土壤造成污染，并给人类健康带来危害。环丙沙星是一种被广泛用于医疗、畜牧业、农业等行业的喹诺酮类的抗生素，在环境中大量的残留，对生态系统和人类健康构成较大的危害。因此，消除环丙沙星类抗生素残留带来的问题已是科研工作者迫切需要解决的重大问题。半导体光催化技术是一种高级氧化技术，是一种能够有效的降解对环境有害的污染物的环境友好型技术。目前，常见的半导体光催化剂有ZnO、CuO、CdS、TiO2等，其中TiO2光催化剂具有广阔的应用前景，具有低廉、无二次污染、稳定等优点。但TiO2本身也存在一些不足，如对太阳能的利用率较低；颗粒较小，不易回收，不利于再次循环使用；在使用过程中容易团聚，使其比表面减小，进而影响其光催化活性等。因此，通过选择一种比表面积较大的物质作为载体，并且与可见光响应的半导体复合形成复合光催化剂是一种比较理想的材料。可以提高其可见光响应能力，并提高光催化活性。所制备g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂在去除水体中的有机污染物方面具有良好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术以溶胶凝胶法以及煅烧法为技术手段，制备出g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的制备，按以下步骤进行：(1)TiO2/HNTs的制备：将钛酸正丁酯和无水乙醇A中加入烧杯中，磁力搅拌，以形成均一的溶液；再加入冰醋酸，并磁力搅拌；然后将埃洛石加入到上述溶液中，继续搅拌，得到悬浮液；再将去离子水和无水乙醇B混合后缓慢加入到上述悬浮液中，并连续搅拌，形成溶胶-凝胶；将溶胶-凝胶置于干燥箱中干燥；然后将所得干凝胶研磨成粉末，并放入马弗炉中煅烧，洗涤，离心，干燥，研磨成粉末，得到TiO2/HNTs；(2)g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的制备：称取三聚氰胺与步骤(1)所制备的TiO2/HNTs混合，充分研磨后，放入马弗炉中煅烧，待其自然冷却至室温取出并研磨成粉末，得到g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂。步骤(1)中，所述的钛酸正丁酯、无水乙醇A、冰醋酸、埃洛石、去离子水和无水乙醇B的用量比为2mL:12mL:1mL:1g:1.5mL:2mL。步骤(1)中，所述连续搅拌的时间问12～30h。步骤(1)中，所述煅烧温度为500℃，煅烧时间为1～4h。步骤(2)中，所述的三聚氰胺和TiO2/HNTs的质量比为(0.2～1):1。步骤(2)中，所述煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为2h。上述技术方案中去离子水和乙醇用量为能使可溶性固体完全溶解。所制备的g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂，其中g-C3N4所占质量百分比为10～50％。按照以上所述的制备方法得到的g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂，应用于在抗生素废水中降解环丙沙星。本专利技术中所用的钛酸正丁酯(C16H36O4Ti)，三聚氰胺(C3N3(NH2)3)，无水乙醇(C2H5OH),冰醋酸(CH3COOH)均为分析纯，购于国药化学试剂有限公司；埃洛石纳米管购于河南郑州金杨光陶瓷有限公司；环丙沙星抗生素为标品，购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。本专利技术的有益效果：本专利技术实现了g-C3N4-TiO2/HNTs复合材料作为光催化剂降解抗生素废水的目的。半导体材料作为光催化剂，可见光作为激发，通过与污染物分子的界面相互作用实现特殊的催化或转化效应，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的氧自由基，羟基自由基等具有强氧化性的物质，从而达到降解环境中有害有机物质的目的，该方法不会造成资源浪费与附加污染的形成，且操作简便，是一种绿色环保的高效处理技术。附图说明图1为g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的UV-vis图。图2为g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的XRD图。图3为g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的TEM图。具体实施方式下面结合具体实施实例对本专利技术做进一步说明。本专利技术中所制备的光催化剂的光催化活性评价：在DW-01型光化学反应仪(购自扬州大学城科技有限公司)中进行，可见光灯照射，将100mL四环素模拟废水加入反应器中并测定其初始值，然后加入制得的光催化剂，磁力搅拌并开启曝气装置通入空气保持催化剂处于悬浮或飘浮状态，光照过程中间隔10min取样分析，离心分离后取上层清液在分光光度计λmax＝278nm处测定吸光度，并通过公式：Dr＝[1-Ai/A0]×100％算出降解率，其中A0为达到吸附平衡时四环素溶液的吸光度，Ai为定时取样测定的盐酸四环素溶液的吸光度。实施例1：(1)TiO2/HNTs的制备：将2mL钛酸正丁酯和12mL无水乙醇中加入烧杯中，磁力搅拌，以形成均一的溶液；再加入1mL冰醋酸，并磁力搅拌；然后将1.0g埃洛石加入到上述溶液中，继续搅拌，得到悬浮液。再将去1.5mL离子水和2mL无水乙醇混合后缓慢滴加到上述悬浮液中，并连续搅拌24h，形成溶胶-凝胶。将溶胶-凝胶置于干燥箱中干燥。然后将所得干凝胶放入玛瑙研钵研磨成粉末，并放入马弗炉中500℃煅烧2h，洗涤，离心，干燥，研磨成粉末，得到TiO2/HNTs；(2)g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的制备：称0.2g取三聚氰胺加入到玛瑙研钵中，然后再称取1.0g步骤(1)制备的TiO2/HNTs加入到上述研钵中，充分研磨。放入马弗炉中500℃煅烧2h，待其自然冷却至室温取出并研磨成粉末，得到g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂。(3)取(2)中样品在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂对环丙沙星抗生素的降解率在60min内达到75.81％。实施例2：(1)TiO2/HNTs的制备：将2mL钛酸正丁酯和12mL无水乙醇中加入烧杯中，磁力搅拌，以形成均一的溶液；再加入1mL冰醋酸，并磁力搅拌；然后将1.0g埃洛石加入到上述溶液中，继续搅拌，得到悬浮液。再将去1.5mL离子水和2mL无水乙醇混合后缓慢滴加到上述悬浮液中，并连续搅拌24h，形成溶胶-凝胶。将溶胶-凝胶置于干燥箱中干燥。然后将所得干凝胶放入玛瑙研钵研磨成粉末，并放入马弗炉中500℃煅烧2h，洗涤，离心，干燥，研磨成粉末，得到TiO2/HNTs(2)g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的制备：称0.5g取三聚氰胺加入到玛瑙研钵中，然后再称取1.0g步骤(1)制备的TiO2/HNTs加入到上述研钵中，充分研磨。放入马弗炉中500℃煅烧2h，待其自然冷却至室温取出并研磨成粉末，得到g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂。(3)取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种g‑C3N4‑TiO2/HNTs复合光催化剂的制备，其特征在于，按以下步骤进行：(1)TiO2/HNTs的制备：将钛酸正丁酯和无水乙醇中加入烧杯中，磁力搅拌，以形成均一的溶液；再加入冰醋酸，并磁力搅拌；然后将埃洛石加入到上述溶液中，继续搅拌，得到悬浮液；再将去离子水和无水乙醇混合后缓慢加入到上述悬浮液中，并连续搅拌，形成溶胶‑凝胶；将溶胶‑凝胶置于干燥箱中干燥；然后将所得干凝胶研磨成粉末，并放入马弗炉中煅烧，洗涤，离心，干燥，研磨成粉末，得到TiO2/HNTs；(2)g‑C3N4‑TiO2/HNTs复合光催化剂的制备：称取三聚氰胺与步骤(1)所制备的TiO2/HNTs混合，充分研磨后，放入马弗炉中煅烧，待其自然冷却至室温取出并研磨成粉末，得到g‑C3N4‑TiO2/HNTs复合光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的制备，其特征在于，按以下步骤进行：(1)TiO2/HNTs的制备：将钛酸正丁酯和无水乙醇中加入烧杯中，磁力搅拌，以形成均一的溶液；再加入冰醋酸，并磁力搅拌；然后将埃洛石加入到上述溶液中，继续搅拌，得到悬浮液；再将去离子水和无水乙醇混合后缓慢加入到上述悬浮液中，并连续搅拌，形成溶胶-凝胶；将溶胶-凝胶置于干燥箱中干燥；然后将所得干凝胶研磨成粉末，并放入马弗炉中煅烧，洗涤，离心，干燥，研磨成粉末，得到TiO2/HNTs；(2)g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的制备：称取三聚氰胺与步骤(1)所制备的TiO2/HNTs混合，充分研磨后，放入马弗炉中煅烧，待其自然冷却至室温取出并研磨成粉末，得到g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的一种g-C3N4-TiO2/HNTs复合光催化剂的制备，其特征在于，步骤(1)中，所述的钛酸正丁酯、无水乙醇A、冰醋酸、埃洛石、去离子水和无水乙醇B的用量比为2mL:12mL:...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴东遥，李金择，关静茹，刘重阳，王会琴，马长畅，朱志，霍鹏伟，闫永胜，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32