本发明专利技术属于复合材料技术领域，涉及一种核壳型P‑CoFe2O4@GCN光催化剂的制备方法及其应用。本发明专利技术首先将钴盐与铁盐混合，滴加碱液沉淀后制得强磁性纳米粒子CoFe2O4；再将CoFe2O4、石墨类氮化碳前驱体和磷源充分分散到蒸馏水中，固液分离后，所得固体在80～100℃干燥12～24h，碾磨成粉末；最后将粉末置于马弗炉内，空气气氛中在500～600℃加热2～5h，即得。本发明专利技术还将所制得材料应用于废水中去除抗生素。本发明专利技术对石墨类氮化碳进行复合改性，在大幅度提升光催化性能的同时，解决了固液分离的困难。操作简单，原料来源广。所制得的材料表面具有孔结构，比表面积增加，为光催化反应提供更多的活性位点；结果表明，对四环素的光催化降解率是改性前纯石墨类氮化碳的3.66倍。
Preparation and application of core-shell P-CoFe2O4@GCN photocatalyst
【技术实现步骤摘要】
核壳型P-CoFe2O4@GCN光催化剂的制备方法及其应用
本专利技术属于复合材料
，涉及石墨类氮化碳光催化剂，尤其涉及一种核壳型P-CoFe2O4@GCN光催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
药物及个人护理品（PPCPs）是一种新兴污染物，随着科技的进步，这类人工合成的化学物质在全世界范围内被广泛的使用，由于处理不当导致该类物质不断地被引入到生态环境中，从而进入水体，研究者已经从自然水体中检测到微量的抗生素类污染物，这样会对人体健康造成严重的危害。其中，四环素类抗生素是PPCPs中的一种，由于具有价格低廉的优势，广泛地应用于畜禽养殖业，其使用量占所有抗生素总量的一半以上。四环素类抗生素用于治疗动物感染性疾病，过度使用将导致在养殖废水中的残留，如果不能找到合适的去除方法，进入自然水体后，会对生态环境和人体健康造成严重的危害。传统的用于水处理的方法已经不能很好的应对水体中的新兴污染物，近年来，利用光催化剂技术来解决环境问题受到了研究者们广泛的青睐，这不仅能解决目前严峻的环境问题，而且可以很好的应对目前存在能源危机。石墨类氮化碳（GCN）由于能在可见光区域内响应，是一种潜在的能解决目前存在问题的光催化剂，但在应用时存在光催化效率低和固液分离困难的缺陷，限制了其广泛的应用。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是公开一种P-CoFe2O4@GCN型光催化剂的制备方法。该材料是在传统石墨类氮化碳材料上进行改性，合成的新型材料可以显著提升光催化活性，同时可以快速的实现固液分离，以达到高效可见光光催化降解四环素类抗生素。技术方案：一种核壳型P-CoFe2O4@GCN光催化剂的制备方法，包括如下步骤：a）将钴盐和铁盐按照1：1～1：3的摩尔浓度比等体积进行充分搅拌混合0.5～2h，摩尔浓度比优选为1：2，反应温度35～65℃，搅拌速率为500～1000r•min-1；b）向充分混合后的溶液中缓慢滴加2mol/L的碱溶液至完全沉淀，并在80～110℃反应3～6h，优选90℃反应5h，然后用无水乙醇和蒸馏水冲洗多次，在60～100℃下干燥16～24h，制得强磁性纳米粒子CoFe2O4；c）称取强磁性纳米粒子CoFe2O4加入到蒸馏水中，加入石墨类氮化碳前驱体和磷源，充分搅拌5～10h，搅拌速率为500～1000r•min-1，所述CoFe2O4、石墨类氮化碳前驱体和磷源的质量比为0.05～0.15：1：0.2～1.2，优选0.1：1：1；d）将混合溶液进行固液分离后，所得固体在80～100℃干燥12～24h，碾磨成粉末；e）将粉末转移至带盖的坩埚，放置于马弗炉内，空气气氛中在500～600℃加热2～5h，优选550℃加热3.5h，升温速率为2.5～3.5℃•min-1，待冷却至室温，碾成粉末，即为磁性可见光光催化剂P-CoFe2O4@GCN。本专利技术较优公开例中，步骤a）中所述钴盐为氯化钴、硝酸钴或硫酸钴中的任一种；铁盐为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁的任一种。本专利技术较优公开例中，步骤b）中所述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的任一种。本专利技术较优公开例中，步骤c）中所述石墨类氮化碳的前驱体为硫脲、尿素或三聚氰胺等中的任一种，所述磷源为三聚氰胺聚磷酸盐、植酸或磷酸三聚氰胺等中的任一种。本专利技术还有一个目的，在于将所制得的磁性可见光光催化剂P-CoFe2O4@GCN，应用于废水中去除抗生素，尤其是四环素类抗生素，特别是四环素。实验室模拟：采用300W氙灯来模拟太阳光，以400nm的滤光片过滤掉紫外光，实验室配制的含四环素的模拟废水为15mg/L，在50mL溶液中投加30mg所制备的复合光催化剂，在模拟可见光的照射下，反应60min时，检测对四环素的降解率。本专利技术的特点为：（1）本专利技术采用共沉淀法合成CoFe2O4颗粒，合成的材料颗粒均一，结晶度高。（2）本专利技术采用热聚合法合成的P-CoFe2O4@GCN型光催化剂，制备过程简单，合成的材料为核壳状，且表面具有孔结构，比表面积有所提升，可以为光催化反应提供更多的活性位点。（3）本专利技术提供的核壳型P-CoFe2O4@GCN光催化剂，其优点在于不仅显著改性材料的光催化活性，同时核壳材料本身具有强磁性，反应过后可以快速实现固液分离，具有广阔的应用前景。有益效果本专利技术以石墨类氮化碳为基础，对其进行复合改性，在大幅度提升光催化性能的同时，解决了固液分离的困难。本专利技术操作简单，原料来源广。所制得的材料为核壳状，且表面具有孔结构，比表面积有所提升，可以为光催化反应提供更多的活性位点；通过实验模拟去除含四环素的废水，结果表明，对四环素的光催化降解率是改性前纯石墨类氮化碳的3.66倍，还可以在15min内实现光催化剂与溶液的分离，为实际应用提供了可靠的理论和实际支撑。附图说明图1.核壳型P-CoFe2O4@GCN光催化剂的SEM图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实施例。除非另外限定，这里所使用的术语（包含科技术语）应当解释为具有如本专利技术所属
的技术人员所共同理解到的相同意义。还将理解到，这里所使用的术语应当解释为具有与它们在本说明书和相关技术的内容中的意义相一致的意义，并且不应当以理想化或过度的形式解释，除非这里特意地如此限定。实施例1一种核壳型P-CoFe2O4@GCN光催化剂的制备方法，包括如下步骤：a）将硝酸钴和硝酸铁按照1：1的摩尔浓度比等体积进行充分的混合0.5h，反应温度为35℃，搅拌速率为500r•min-1；b）向充分混合后的溶液中缓慢滴加2mol/L的氢氧化钾溶液至完全沉淀，并在80℃下反应3h，然后用无水乙醇和蒸馏水冲洗多次，在60℃下干燥16h，即可制备出强磁性纳米粒子CoFe2O4；c）称取所制备的CoFe2O4加入到80ml蒸馏水中，向混合溶液中加入硫脲和三聚氰胺聚磷酸盐，充分搅拌5h，搅拌速率为500r•min-1，CoFe2O4、硫脲和三聚氰胺聚磷酸盐的质量比为0.05：1：0.2；d）将混合溶液进行固液分离后在80℃下干燥12h，碾磨成粉末；e）将粉末转移到带盖的坩埚，放置马弗炉中，空气气氛中500℃加热2h，升温速率为2.5℃•min-1，待冷却至室温，碾成粉末，即为磁性可见光光催化剂P-CoFe2O4@GCN。由图1可知，所合成的材料表面粗糙，呈现出突起状。所制得的光催化剂通过实验模拟去除含四环素的废水，结果表明，对四环素的光催化降解率是改性前纯石墨类氮化碳的2.88倍。实施例2一种核壳型P-CoFe2O4@GCN光催化剂的制备方法，包括如下步骤：a）将硫酸钴和氯化铁按照1：2的摩尔浓度比等体积进行充分的混合0.5h，反应温度为45℃，搅拌速率为600r•min-1；b）向充分混合后的溶液中缓慢滴加2mol/L的氨水溶液至完全沉淀，并在90℃下反应4h，然后用无水乙醇和蒸馏水冲洗多次，在70℃下干燥18h，即可制备出强磁性纳米粒子CoFe2O4；c）称取所制备的CoFe2O4加入到80ml蒸馏水中，向混合溶液中加入尿素和植酸，充分搅拌80h，搅拌速率为700r•min-1，CoFe2O4、尿素和植酸的质量比为0.08：1：0.5；d）将混合溶液进行固液分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种核壳型P‑CoFe2O4@GCN光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a）将钴盐和铁盐按照1：1～1：3的摩尔浓度比等体积进行充分搅拌混合0.5～2h，反应温度35～65℃，搅拌速率为500～1000r•min
【技术特征摘要】
1.一种核壳型P-CoFe2O4@GCN光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a）将钴盐和铁盐按照1：1～1：3的摩尔浓度比等体积进行充分搅拌混合0.5～2h，反应温度35～65℃，搅拌速率为500～1000r•min-1；b）向充分混合后的溶液中缓慢滴加2mol/L的碱溶液至完全沉淀，并在80～110℃反应3～6h，然后用无水乙醇和蒸馏水冲洗多次，在60～100℃下干燥16～24h，制得强磁性纳米粒子CoFe2O4；c）称取强磁性纳米粒子CoFe2O4加入到蒸馏水中，加入石墨类氮化碳前驱体和磷源，充分搅拌5～10h，搅拌速率为500～1000r•min-1，所述CoFe2O4、石墨类氮化碳前驱体和磷源的质量比为0.05～0.15：1：0.2～1.2；d）将混合溶液进行固液分离后，所得固体在80～100℃干燥12～24h，碾磨成粉末；e）将粉末转移至带盖的坩埚，放置于马弗炉内，空气气氛中在500～600℃加热2～5h，升温速率为2.5～3.5℃•min-1，待冷却至室温，碾成粉末，即为磁性可见光光催化剂P-CoFe2O4@GCN。2.根据权利要求1所述核壳型P-CoFe2O4@GCN光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤a）中所述钴盐为氯化钴、硝酸钴或硫酸钴中的任一种；铁盐为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁的任一种。3.根据权利要求1所述核壳型P-CoFe2O4@GCN光催化剂的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡锋平，罗文栋，彭小明，胡玉瑛，戴红玲，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西,36
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