一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂、制备方法及抗生素的降解方法技术

本发明专利技术涉及一种铁钛酸铋‑石墨相氮化碳复合光催化剂、制备方法及抗生素的降解方法，其制备方法包括以下步骤：步骤1：制备铁钛酸铋纳米片；步骤2：将所述铁钛酸铋纳米片放入到无水乙醇中并混合均匀，之后加入石墨相氮化碳并进行超声波处理，以得到产物；步骤3：将所述产物洗涤、干燥后，即得到铁钛酸铋‑石墨相氮化碳复合光催化剂。本发明专利技术通过水热‑超声复合的方法制备铁钛酸铋‑石墨相氮化碳复合光催化剂，制备过程简单；同时以石墨相氮化碳修饰层状铁电材料铁钛酸铋来制备异质结光催化剂，利用异质结光催化剂的界面电荷分离效应，使得制备的铁钛酸铋‑石墨相氮化碳复合光催化剂在可见光下具有优良的光催化降解抗生素活性。

A Bismuth Titanate-Graphite Phase Carbon Nitride Composite Photocatalyst, Its Preparation Method and Antibiotic Degradation Method

The invention relates to a composite photocatalyst of bismuth iron titanate and graphite phase carbon nitride, a preparation method and a degradation method of antibiotics. The preparation method comprises the following steps: step 1: preparing bismuth iron titanate nanosheets; step 2: putting the bismuth iron titanate nanosheets into anhydrous ethanol and mixing evenly, then adding graphite phase carbon nitride and ultrasonic treatment to obtain the product. Step 3: After washing and drying the product, the composite photocatalyst of bismuth ferrititanate and graphite phase carbon nitride is obtained. The preparation process of the composite photocatalyst of bismuth ferrotitanate and carbon nitride in graphite phase is simple by hydrothermal and ultrasonic composite method, and the heterojunction photocatalyst is prepared by modifying the layered ferroelectric material bismuth ferrotitanate with carbon nitride in graphite phase. By using the interface charge separation effect of the heterojunction photocatalyst, the prepared bismuth ferrotitanate and carbon nitride composite photocatalyst is in the presence of the interface charge separation effect of the heterojunction photocatalyst. It has excellent photocatalytic activity for antibiotic degradation under visible light.

【技术实现步骤摘要】
一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂、制备方法及抗生素的降解方法
本专利技术涉及光催化剂
，特别涉及一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂、制备方法及抗生素的降解方法。
技术介绍
光催化技术在治理环境问题和解决能源危机方面展现了独特的潜在应用价值，特别是在高效降解水体中抗生素方面极具优势。层状铁电材料，因其成本低廉、具有氧化还原能力及较高的光化学稳定性等特点，成为当前备受关注的光催化剂材料之一；其中最为常见的层状铁电材料有铁钛酸铋，其因晶体结构和电子结构的多样性、合适的能带结构和高的光生载流子移动性，被作为潜在的高效光催化剂材料。但是，铁钛酸铋因光生电子空穴容易复合，导致对太阳能的利用率低，光催化效率低；此外，铁钛酸铋的量子效率也严重限制了其进一步在光催化降解方面的应用。人们在研究对铁钛酸铋等光催化剂改性的同时，也开始大力寻找其他类型的半导体催化剂，尤其是具有可见光响应的催化剂。近年来，石墨相氮化碳光催化剂因具有良好的热稳定性、化学稳定性和廉价的制备途径，而受到人们的青睐。但是，普通的石墨相氮化碳光催化剂因石墨相氮化碳的光生电子空穴容易复合，其光催化效率也很低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂、制备方法及抗生素的降解方法，以克服上述现有技术中的不足。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1：制备铁钛酸铋纳米片；步骤2：将所述铁钛酸铋纳米片放入到无水乙醇中并混合均匀，之后加入石墨相氮化碳并进行超声波处理，以得到产物；步骤3：将所述产物洗涤、干燥后，即得到铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂。进一步：所述步骤1具体为：步骤11：将五水合硝酸铋、九水硝酸铁和钛酸四丁酯溶解于硝酸溶液中，搅拌均匀后得到混合物Ⅰ；步骤12：向所述混合物Ⅰ中逐滴加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀后得到混合物Ⅱ；步骤13：将所述混合物Ⅱ进行水热反应，待冷却后分离出沉淀物；步骤14：将所述沉淀物洗涤、干燥后即得到铁钛酸铋纳米片。进一步：所述五水合硝酸铋、所述九水硝酸铁和所述钛酸四丁酯的质量比为6:1:2.53。进一步：所述硝酸溶液的浓度为4mol/L，所述氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L；所述硝酸溶液与所述氢氧化钠溶液的体积比为1:1。进一步：所述水热反应的温度为180℃，时间为72h。进一步：所述步骤2中所述超声波处理的时间为24h。进一步：所述超声波处理时的温度为25℃。进一步：所述步骤2中所述铁钛酸铋纳米片与所述石墨相氮化碳的质量比范围为5:1-20:1。一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂，采用上述任一一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法制备而成。一种抗生素的降解方法，将上述铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂用于抗生素的光催化降解。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过水热-超声复合的方法制备铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂，制备过程简单，且原材料来源广泛易得；同时以石墨相氮化碳修饰层状铁电材料铁钛酸铋来制备异质结光催化剂，利用异质结光催化剂的界面电荷分离效应，使得制备的铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂在可见光下具有优良的光催化降解抗生素活性。附图说明图1为本专利技术一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法的制备流程图；图2为石墨相氮化碳、铁钛酸铋、复合光催化剂-1、复合光催化剂-2、复合光催化剂-3和复合光催化剂-4的XRD谱图；图3为复合光催化剂-3的SEM扫描电镜图；图4为未采用光催化剂、采用石墨相氮化碳、铁钛酸铋、复合光催化剂-1、复合光催化剂-2、复合光催化剂-3和复合光催化剂-4作为光催化剂抗生素降解效果图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术实施例1一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1：制备铁钛酸铋纳米片；步骤2：将所述铁钛酸铋纳米片放入到无水乙醇中并混合均匀，之后加入石墨相氮化碳并进行超声波处理，以得到产物；步骤3：将所述产物洗涤、干燥后，即得到铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂。本专利技术实施例2一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，在实施例1的基础上，所述步骤1具体为：步骤11：将五水合硝酸铋、九水硝酸铁和钛酸四丁酯溶解于硝酸溶液中，搅拌均匀后得到混合物Ⅰ；步骤12：向所述混合物Ⅰ中逐滴加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀后得到混合物Ⅱ；步骤13：将所述混合物Ⅱ进行水热反应，待冷却后分离出沉淀物；步骤14：将所述沉淀物洗涤、干燥后即得到铁钛酸铋纳米片。本专利技术实施例3一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，在实施例2的基础上，所述五水合硝酸铋、所述九水硝酸铁和所述钛酸四丁酯的质量比为6:1:2.53。本专利技术实施例4一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，在实施例2或3的基础上，所述硝酸溶液的浓度为4mol/L，所述氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L；所述硝酸溶液与所述氢氧化钠溶液的体积比为1:1。本专利技术实施例5一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，在实施例2至4中任一实施例的基础上，所述水热反应的温度为180℃，时间为72h。本专利技术实施例6一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，在实施例1至5中任一实施例的基础上，所述步骤2中所述超声波处理的时间为24h。本专利技术实施例7一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，在实施例1至6中任一实施例的基础上，所述超声波处理时的温度为25℃。本专利技术实施例8一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，在实施例1至7中任一实施例的基础上，所述步骤2中所述铁钛酸铋纳米片与所述石墨相氮化碳的质量比范围为5:1-20:1。本专利技术实施例9一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂，采用上述任一一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法制备而成。本专利技术实施例10一种抗生素的降解方法，将上述铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂用于抗生素的光催化降解。具体实施例1、一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将2.425g的五水合硝酸铋，0.404g的九水硝酸铁和1.021g的钛酸四丁酯溶解于5ml、浓度为4mol/L的硝酸溶液中，搅拌均匀后得到混合物Ⅰ；向所述混合物Ⅰ中逐滴加入40ml、浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后得到混合物Ⅱ；将所述混合物Ⅱ于180℃的温度下水热反应72h，待冷却后分离出沉淀物；将所述沉淀物洗涤、干燥后即得到铁钛酸铋纳米片；步骤2：取1g的铁钛酸铋纳米片分散于100ml无水乙醇中，之后加入0.05g石墨相氮化碳并于25℃的温度下进行超声波处理24h，以得到产物；步骤3：将所述产物洗涤、干燥后，即得到铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂，记作复合光催化剂-1。由图2可知，复合光催化剂-1的XRD衍射峰位置与铁钛酸铋的XRD标准峰(JCPDS82-0063)位置相同，表明制得的复合光催化剂中铁钛酸铋物相未发生改变；但石墨相碳化氮的XRD衍射峰未检测出，主要是因为样品表面石墨相碳化氮的含量少，结晶度低的缘故。具体实施例2、一种铁钛酸铋-石墨相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁钛酸铋‑石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：制备铁钛酸铋纳米片；步骤2：将所述铁钛酸铋纳米片放入到无水乙醇中并混合均匀，之后加入石墨相氮化碳并进行超声波处理，以得到产物；步骤3：将所述产物洗涤、干燥后，即得到铁钛酸铋‑石墨相氮化碳复合光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：制备铁钛酸铋纳米片；步骤2：将所述铁钛酸铋纳米片放入到无水乙醇中并混合均匀，之后加入石墨相氮化碳并进行超声波处理，以得到产物；步骤3：将所述产物洗涤、干燥后，即得到铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂。2.根据权利要求1所述一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1具体为：步骤11：将五水合硝酸铋、九水硝酸铁和钛酸四丁酯溶解于硝酸溶液中，搅拌均匀后得到混合物Ⅰ；步骤12：向所述混合物Ⅰ中逐滴加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀后得到混合物Ⅱ；步骤13：将所述混合物Ⅱ进行水热反应，待冷却后分离出沉淀物；步骤14：将所述沉淀物洗涤、干燥后即得到铁钛酸铋纳米片。3.根据权利要求2所述一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述五水合硝酸铋、所述九水硝酸铁和所述钛酸四丁酯的质量比为6:1:2.53。4.根据权利要求3所述一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继全，张高科，秦茜，周婕，姚成鹏，袁念念，邵婷，黄鹏，黄莹，蔡国沛，
申请(专利权)人：湖北省工程咨询股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42