一种可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂及其制备方法与应用，为一锅水热法。本发明专利技术通过引入S，借助S和C、N、Fe都能较为稳定成键的特点，使硫作为Fe的结合位点，从而将Fe成功与g

【技术实现步骤摘要】
一种可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光催化剂
，具体涉及到一种可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近几十年来，四环素(TCs)已被广泛应用于医学领域，以治疗人类和动物的传染病。而四环素在环境中的残留会滋生多种耐药菌株，这些菌株不能用目前已知的药物治疗，对人类的健康构成了严重威胁。可由于其低的生物降解性，传统的水处理方法无法去除TCs，造成了在表层、饮用水和污泥中能检测到大量的TCs。因此，开发有效的快速降解技术具有重大环境意义。
[0003]由于硫酸盐自由基在高级氧化过程中较高的氧化还原电位，基于硫酸盐自由基的高级氧化过程(SR
‑
AOPs)去除TCs的研究被广泛关注。一般来说，SO4‑
是由热处理、超暴力辐照或过渡金属催化激活过硫酸盐(PS)或过氧单硫酸盐(PMS)而产生的。然而，密集的能源输入、PS/PMS的高成本和潜在的二次污染限制了其规模的应用，因此，开发新的SO4‑
产生技术是有必要的。
[0004]亚硫酸盐(S(IV))作为湿法脱硫工艺的副产品，近年来被发现是一种低成本的、很有前途的SO4‑
的产生来源。因此，活化亚硫酸盐降解有机污染物成了热门的研究话题。最近研究聚集在通过UV和过渡金属活化S(IV)。但自然界的紫外光较少，过渡金属的直接投加易造成二次污染限制了其应用。
[0005]而可见光催化是一种降解水中有机污染物，环保，经济的新型方法，并且光生空穴具有足够的能力将亚硫酸盐转化为SO3‑
，在溶解氧的作用下，SO3‑
可以通过一系列反应转化为SO4‑
。SO3‑
与氧气的产物SO5‑
和SO4‑
可以重新转化为SO3‑
，实现硫氧自由基循环，因此研究人员展开了光催化活化亚硫酸盐去除水中有机污染物的研究现有技术一提出利用半导体BiOI和BiOBr作为光催化剂，使亚硫酸盐多相活化产生活性物质，其他的半导体光催化剂二硫化钼、BiVO4、二氧化钛和氮化碳g
‑
C3N4也被用于亚硫酸盐的活化。其中g
‑
C3N4因独特的二维(2D)层状晶体结构、低密度、高热稳定性和易于制造而受到人们的广泛关注。然而，g
‑
C3N4(如＝2.7eV)的宽带隙使它可见光吸收有限。调控CN比是一种有效的改性方式，相较之下现有技术二提到一种三唑基氮化碳g
‑
C3N5，其原子排列包括一个三唑和两个三嗪单元，以提高氧还原反应活性，这主要是由于与三氮基g
‑
C3N4相比，三唑π
‑
π共轭和吡咯N位点的电子数量更大。由于富氮部分的和较大的π共轭网络，g
‑
C3N5相比g
‑
C3N4而言拥有更低的带隙(1.7
‑
2.0eV)和更好的可见光吸收，然而这种新型氮化碳的研究还处于起步阶段，关于它活化亚硫酸钠的研究很少。
[0006]原始的g
‑
C3N5过窄的带隙虽然增强了对可见光的吸收但依然存在和其他单一半导体一样的载流子易复合问题，这严重限制了它活化亚硫酸钠的效率。向半导体材料表面负载过渡金属Fe是调控带隙，减少载流子复合，增强电子利用效率的有效方法。然而，Fe与C、N
较弱的结合能，容易造成Fe在溶液中较多的浸出，降低材料的重复利用价值。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂及其制备方法与应用，通过一锅水热法，使硫作为Fe的结合位点，从而将Fe成功与g
‑
C3N5复合，形成异质结材料+亚硫酸钠的体系，对四环素有很好的降解效果，并且只有少量的铁溶解出，主要以非均相反应为主。
[0008]为达上述目的，本专利技术提供了一种可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂的制备方法，S1将g
‑
C3N5溶于硫化钠溶液中，加入铁离子溶液超声，得固液混合物；
[0009]S2将固液混合物加热反应制得复合材料，洗涤并干燥后，制得。
[0010]进一步地，g
‑
C3N5通过以下方法制备：将3
‑
氨基
‑
1,2,4
‑
三氮唑置于带盖氧化铝坩埚中，移入马弗炉在空气的氛围下，于5℃/min的升温速率加热至480
‑
520℃，并保温2
‑
4h后，冷却研磨制得。
[0011]进一步地，g
‑
C3N5与硫化钠溶液的比例关系为5g：8
‑
12mL，硫化钠溶液的浓度为0.1
‑
0.3mol/L。
[0012]进一步地，铁离子溶液的浓度为0.05
‑
0.2mol/L，铁离子溶液与硫化钠溶液的体积比为1:1。
[0013]进一步地，加热反应的温度为150
‑
180℃，加热反应的时间为10
‑
15h，干燥的温度为75
‑
85℃。
[0014]进一步地，本专利技术还公开了采用上述可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂的制备方法制备得到的可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂。
[0015]本专利技术还公开了采用上述可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂在光催化上的应用，与亚硫酸钠和可见光构成降解体系，对四环素进行降解。
[0016]综上所述，本专利技术具有以下优点：
[0017]1、本专利技术通过一锅水热法，引入S，借助S和C、N、Fe都能较为稳定成键的特点，使硫作为Fe的结合位点，从而将Fe成功与g
‑
C3N5复合，合成了新型异质结材料，并从能带和载流子的角度解释了材料在可见光(VIS)下能高效活化亚硫酸盐的原因和可见光(VIS)
‑
亚硫酸盐
‑
FeS2/CN体系下降解TC的一系列反应机理。
[0018]2、本专利技术制备的光催化剂材料对四环素有很好的降解效果，并且只有少量的铁溶解出，主要以非均相反应为主。以光催化材料(异质结材料)+亚硫酸钠+可见光形成的降解体系具有很好的稳定性和pH适应性。
附图说明
[0019]图1为试验例1中光催化试验的各个试验结果；
[0020]图2为不加入g
‑
C3N5后合成材料的XRD衍射图；
[0021]图3为FeS2/CN
‑
2的SEM形貌图；
[0022]图4为FeS2/CN
‑
1和FeS2/CN
‑
3的SEM形貌图；
[0023]图5为FeS2/CN
‑
2的TEM、SADE和EDS图；
[0024]图6为FeS2/CN
‑
2循环使用的降解图。
具体实施方式
[0025]值得说明一下的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1将g
‑
C3N5溶于硫化钠溶液中，加入铁离子溶液超声，得固液混合物；S2将固液混合物加热反应制得复合材料，洗涤并干燥后，制得。2.如权利要求1所述的可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述g
‑
C3N5通过以下方法制备：将3
‑
氨基
‑
1,2,4
‑
三氮唑置于带盖氧化铝坩埚中，移入马弗炉在空气的氛围下，于5℃/min的升温速率加热至480
‑
520℃，并保温2
‑
4h后，冷却研磨制得。3.如权利要求1所述的可活化亚硫酸盐降解四环素的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述g
‑
C3N5与硫化钠溶液的比例关系为5g：8
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：景江，刘耀琦，王冠龙，何思雨，罗凌志，唐小云，蒋婷婷，朱星宇，黄作军，何妮蔓，
申请(专利权)人：成都工业学院，
类型：发明
国别省市：