一种自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法及应用，本发明专利技术提供的增强趋光移动的衣藻/氮化碳复合光催化体系具有更高的趋光运动能力、光源利用率、光催化降解性能等优点，该复合体系是基于已有的光诱导定向移动微藻光催化体系上，提升了驱光移动能力，增强了体系的光响应富集能力，增强了体系在实际水体中的利用效率，且绿色环保。且绿色环保。且绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及水体治理的
，具体涉及一种自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法。
技术背景
[0002]水体污染以毒性和使水中溶解氧减少的形式对生态系统产生影响。高级氧化工艺,被公认是一种去除水体中多种污染物的可行方法。其中光催化氧化工艺已被广泛研究用以降解有机污染物，具有反应条件温和、运行成本低、效率高等特点。
[0003]然而领域发表的研究主要集中于如何提高催化剂的光催化性能，而大多忽略了光催化剂投入实际应用时遇到的问题，因此可转化为成果相对较少。目前光催化领域中热门的光催化剂，如碳基半导体、金属氧化物、过渡金属硫化物等，在投入自然水体应用时普遍不能均匀分布，易沉降到光照不到的水底，又或是日光照射不能均匀分布，产生阴影区域，暗处与水底的光催化剂无法获得足够的光能降解污染物而造成利用率低；其次还有高成本，难以回收带来的高污染等局限性。
[0004]现有的光催化剂载体集中于如何提高光催化剂体系的理论催化性能，如通过3D打印多孔陶瓷负载金属有机框架催化剂实现高比表面积、多孔网络中的分级物质传输通道，达到高效催化降解有机染料。目前传统的无机载体已经被广泛研究，证实无法轻易、低成本的实现大规模光诱导富集。通过在自然界中能对光响应、有生命的微生物来实现驱动似乎成为了简易可行的方案。藻类作为一种具有趋光性的微生物已被广泛研究，它会向光照强的地方富集，是可行的光催化剂载体。
[0005]类石墨相氮化碳g
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C3N4作为一种生物毒性低的光催化剂，也广泛用于研究与微生物的耦合体系里，有研究将石油降解细菌与氮化碳结合实现了高效率的协同降解石油，生物光催化系统协同促进C16 烷烃去除的主要机理是生物降解和光催化的综合作用。但这类研究仅提高的光催化体系的效率，并没有解决光催化体系的实际应用遇到的瓶颈。
[0006]目前光催化领域尚缺乏光响应富集型的光催化剂体系。因此，建立和研究相应的生物光催化体系显得非常重要和必要。在此，我们设计由光催化剂g
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C3N4和衣藻构成的生物光催化复合体系，用于提升实际应用时光催化效率。
[0007]莱茵衣藻作为常见的绿藻属，具有一定的正趋光性和负趋光性，还可以吸收水体中的含氮磷盐，已经被广泛证实。研究证明适量活性氧可以促进藻类正趋光性，所以可以通过复紧密耦合光催化剂增强其正趋光性。由于g
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C3N4的光催化性质一般，吸收光能时电子
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空穴复合速率快，在氮化碳表面增加孔隙可以提高其催化活性。
[0008]故本研究制备了片状多孔氮化碳，利用其高比表面积和高催化活性结合莱茵衣藻以实现自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为了克服现有光催化领域应用中光催化材料高浪费率、高污染、高成本等问题，本专利技术公开了一种自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法。
[0010]本专利技术的制备方法通过高温热聚合法制备得到石墨相氮化碳，并通过超声、搅拌、分离等办法得到片状多孔氮化碳，并于莱茵衣藻相耦合，通过片状多孔氮化碳产生的高自由基浓度促进莱茵衣藻的正趋光性，并通过莱茵衣藻对含氮磷盐的吸收能力和片状多孔氮化碳对有机污染的降解能力实现协同降解。
[0011]本专利技术的另一目的在于解决已有水体治理环境手段的高成本、难回收等困难。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0013]一种自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0014]S1以尿素为原料，使用锡纸封装在陶瓷坩埚里，在马弗炉中加热制备得到氮化碳；
[0015]S2将氮化碳超声处理，并在超声处理的同时进行搅拌，后弃去沉淀取溶液，干燥后得到片状多孔氮化碳；
[0016]S3将衣藻置于锥形瓶放置在人工光照气候箱中培养；
[0017]S4将片状多孔氮化碳与培养至对数生长期的衣藻进行充分搅拌混合得到所述的光催化体系。
[0018]需要说明的是，所述步骤S1中将尿素颗粒研磨均匀后加入陶瓷坩埚。
[0019]需要说明的是，所述步骤S2中将氮化碳超声6h，并每隔30Min 搅拌或摇匀防止静置沉淀。
[0020]需要说明的是，所述步骤S3包括：制备SE培养基并总体积定容到150ml，使用前高压灭菌120℃下保持20min，室温冷却；将衣藻与培养液1：2加入锥形瓶中培养；其中，培养条件为：温度22 ℃、光照强度4000lx、湿度50％以及光暗比12h：12h。
[0021]需要说明的是，所述步骤S4为：将步骤S3中的莱茵衣藻控制浓度为106cells/L
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107cells/L,并与步骤S2中片状多孔氮化碳相混合，在暗环境下以600r/min搅拌30min，即可得到所述光催化体系
[0022]另一方面，本提供利用自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法制备获得的光催化体系在水体治理中的应用。
[0023]再一方面，本专利技术提供一种含有自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的光催化降解材料，其中，所述光催化降解材料为光响应富集协同降解污染的光催化体系。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025]1、通过片状多孔氮化碳更高的比表面积能够实现更高的自由基产生速率、更高的光响应富集程度、更高的光催化降解效率；
[0026]2、本专利技术的光催化体系可以结合莱茵衣藻对环境水体中含氮磷盐的吸收和光催化剂对有机污染物的降解作用，实现生物光催化剂协同治理；
[0027]3、本专利技术的光催化体系是一种绿色、环保、高效、高利用率的实用性水体治理手段，是适用于实际水体的前沿科学技术。
附图说明
[0028]图1为实施例1的超声搅拌处理后片状多孔石墨相氮化碳的 SEM，放大倍数为40000倍；
[0029]图2为实施例1的片状多孔石墨相氮化碳的TEM图。
[0030]图3为实施例1的光响应富集协同降解污染的光催化体系的 SEM图，放大倍数为14000倍；
[0031]图4为实施例1的自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的趋光运动图；
[0032]图5为实施例1的模拟实际环境的环境下光响应富集协同降解污染的光催化体系的催化效果。
具体实施例
[0033]以下将结合附图对本专利技术作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围并不限于本实施例。
[0034]本专利技术为一种自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0035]S1以尿素为原料，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1以尿素为原料，使用锡纸封装在陶瓷坩埚里，在马弗炉中加热制备得到氮化碳；S2将氮化碳超声处理，并在超声处理的同时进行搅拌，后弃去沉淀取溶液，干燥后得到片状多孔氮化碳；S3将衣藻置于锥形瓶放置在人工光照气候箱中培养；S4将片状多孔氮化碳与培养至对数生长期的衣藻进行充分搅拌混合得到所述光催化体系。2.根据权利要求1所述的自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中将尿素颗粒研磨均匀后加入陶瓷坩埚。3.根据权利要求1所述的自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中将氮化碳超声6h，并每隔30Min搅拌或摇匀防止静置沉淀。4.根据权利要求1所述的自由基增强趋光移动的光响应富集协同降解污染的光催化体系的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括：制备SE培养基并总体积定容到150ml...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璋，李志勇，陈光深，黄文鑫，黄洁鸣，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：