降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法及应用制造技术

技术编号：40189720 阅读：6 留言：0更新日期：2024-01-26 23:52

本发明专利技术属于光催化材料技术领域及环境治理领域，公开了一种降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法及应用，所述催化材料为S型光催化材料，该异质结光催化材料可通过简单的水热法来进行制备，通过控制NH<subgt;2</subgt;‑MIL‑68(In)添加量，得到不同组分含量的Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;/NH<subgt;2</subgt;‑MIL‑68(In)异质结。实验结果表明，本发明专利技术制备的Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;/NH<subgt;2</subgt;‑MIL‑68(In)(BMN‑2)光催化材料应用于光催化降解水体中的氧氟沙星时，可见光照射90分钟后能够降解100％的氧氟沙星。此外，本光催化剂对于实际水体中的氧氟沙星也具有良好的光催化降解性能。本发明专利技术制得的异质结光催化剂具有良好的可见光响应及优异的抗生素降解性能，在光催化降解抗生素领域具有良好的应用前景。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法及应用，属于光催化材料及环境治理领域。

技术介绍

1、喹诺酮类药物作为一种合成广谱抗生素，被广泛应用于治疗人畜感染性疾病。氧氟沙星作为第三代氟喹诺酮类抗生素，在污水、医院废水、城市污水处理厂、地表水等水环境中均被检出。氧氟沙星的浓度虽然不像其他常规污染物那样高，但对环境有一定的影响。低浓度的氧氟沙星可以通过食物链在人体内富集。另一方面，它可以通过诱导和选择使细菌对药物产生耐药性，这可能会削弱人们对抗这些菌株的能力。因此，开发一种经济有效的方法去除废水中氧氟沙星的需求日益增长。

2、目前各种技术，包括生物降解、吸附、过硫酸盐氧化、光催化等，已被广泛尝试用于从水溶液中降解氧氟沙星。由于氧氟沙星化学结构稳定，难生物降解，传统的污水处理工艺不适合对其高效、完全降解。近年来，光催化因其生态友好、高效、稳定性好等优点，其在降解水体中有机污染物方面得到越来越多的应用。为了合成高效的可见光驱动光催化剂以利用太阳能处理含抗生素废水至关重要。然而，对于大多数单组分半导体来说，在光激发下产生的电子-空穴对的高重组率仍然是实际应用中的常见问题。因此，构建二元异质结结构以加强电子和空穴对的分离是一项可行策略。

3、铋基光催化剂由于其独特的能带结构和特性一直是人们关注的焦点。在这些化合物中，钼酸铋因具有有机污染物降解性能而引起广泛关注。此外，钼酸铋具有可见光响应并且非常适合与其他材料形成异质结。然而，单一组分钼酸铋仍然存在一些缺点，如可见光响应性差和光生电子-空穴对的快速重

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法及应用，该光催化材料可用于光催化降解水体中的降解氟喹诺酮类抗生素素，该异质结光催化材料能促进光生电子-空穴的分离，具有优异的光催化降解降解氟喹诺酮类抗生素的性能。

2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法，将摩尔比为2：1的bi(no3)3·5h2o和na2moo4·2h2o均匀分散于25ml乙二醇中，同时将20～35mg的nh2-mil-68(in)加入20ml乙醇中，搅拌0.5h后，将得到的nh2-mil-68(in)乙醇溶液加入乙二醇溶液中，搅拌均匀后，将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中，水热反应24h，冷却后用乙醇和水洗涤，分离、烘干后，即可得到bi2moo6/nh2-mil-68(in)异质结光催化材料。

3、上述方法中，所述制备nh2-mil-68(in)的方法为：在12.4ml dmf中按摩尔比为1:3的比例加入nh2-bdc和in(no3)3·4h2o，超声溶解，将均质溶液移入聚四氟乙烯内衬的高压釜中，水热反应5h，自然冷却至室温后将材料用甲醇和dmf洗涤，分离、烘干后，得到所述nh2-mil-68(in)。

4、上述方法中，所述混合溶液搅拌时间为0.5h。

5、上述方法中，所述水热反应温度为125℃。

6、上述方法中，所述材料烘干温度为70℃。

7、同时，本专利技术还提供一种采用上述制法得到的bi2moo6/nh2-mil-68(in)异质结光催化材料在降解氟喹诺酮类抗生素中的应用。

8、上述应用中，所述氟喹诺酮类抗生素为溶解于水中的氧氟沙星与现有技术相比，本专利技术的优点在于：

9、1.本专利技术采用水热法，制备出bi2moo6/nh2-mil-68(in)光催化材料，制备简单，操作方便。

10、2.本专利技术bi2moo6/nh2-mil-68(in)光催化材料应用于光催化降解水中的氧氟沙星时，在可见光的照射下(300w氙灯)，光照90min后氧氟沙星的降解率达到100％，在光催化降解抗生素领域具有潜在的应用前景。

11、3.本专利技术制备的一种用于降解抗生素的光催化材料具有良好的光催化性能，经过四次次循环后，氧氟沙星的光降解效率仍超过90.0％，表明光催化材料具有良好的稳定性和可回收性，可有效降解水体中抗生素。

12、4.本专利技术制备的异质结光催化材料在可见光激发下，由于bi2moo6与nh2-mil-68(in)功函数及费米能级的差异，两种材料结合后，在内生电场的驱动下，电子会在两种材料之间定向转移以达到费米能级的平衡。在可见光照射下，bi2moo6和nh2-mil-68(in)都被激发，内生电场和能带弯曲驱动bi2moo6的光生电子从导带中迁移到nh2-mil-68(in)的价带中与空穴结合。因此，成功地制备了bi2moo6和nh2-mil-68(in)之间的s型异质结，将电子保留在nh2-mil-68(in)的导带中，空穴保留在bi2moo6的价带中。这样，bi2moo6价带上的空穴可将oh-氧化生成·oh,nh2-mil-68(in)导带上的电子可被溶解氧俘获形成·o2-。异质结材料与单组分材料相比，产生了更多的活性物质，有效地提高了材料对氧氟沙星的光催化降解性能。

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【技术保护点】

1.一种降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法，其特征在于：将摩尔比为2：1的Bi(NO3)3·5H2O和Na2MoO4·2H2O均匀分散于25mL乙二醇中，同时将20～35mg的NH2-MIL-68(In)加入20mL乙醇中，搅拌0.5h后，将得到的NH2-MIL-68(In)乙醇溶液加入乙二醇溶液中，搅拌均匀后，将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中，水热反应24h，冷却后用乙醇和水洗涤，分离、烘干后，即可得到Bi2MoO6/NH2-MIL-68(In)异质结光催化材料。

2.根据权利要求1所述的降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法，其特征在于：所述制备NH2-MIL-68(In)的方法为：在12.4mL DMF中按摩尔比为1:3的比例加入NH2-BDC和In(NO3)3·4H2O，超声溶解，将均质溶液移入聚四氟乙烯内衬的高压釜中，水热反应5h，自然冷却至室温后将材料用甲醇和DMF洗涤，分离、烘干后，得到所述NH2-MIL-68(In)。

3.根据权利要求1所述的降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法，其特征在于：所述混合溶液搅拌时间为0.5h。

4.根据权利要求2所述的降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法，其特征在于：所述水热反应温度为125℃。

5.根据权利要求2所述的降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法，其特征在于：所述材料烘干温度为70℃。

6.一种采用权利要求1～6任意一项所述制法得到的Bi2MoO6/NH2-MIL-68(In)异质结光催化材料在降解氟喹诺酮类抗生素中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述氟喹诺酮类抗生素为溶解于水中的氧氟沙星。

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【技术特征摘要】

1.一种降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法，其特征在于：将摩尔比为2：1的bi(no3)3·5h2o和na2moo4·2h2o均匀分散于25ml乙二醇中，同时将20～35mg的nh2-mil-68(in)加入20ml乙醇中，搅拌0.5h后，将得到的nh2-mil-68(in)乙醇溶液加入乙二醇溶液中，搅拌均匀后，将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中，水热反应24h，冷却后用乙醇和水洗涤，分离、烘干后，即可得到bi2moo6/nh2-mil-68(in)异质结光催化材料。

2.根据权利要求1所述的降解氟喹诺酮类抗生素的异质结光催化材料制法，其特征在于：所述制备nh2-mil-68(in)的方法为：在12.4ml dmf中按摩尔比为1:3的比例加入nh2-bdc和in(no3)3·4h2o，超声溶解，将均质溶液移入聚四氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江，阳怀凯，张子纯，王斌，夏前程，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：

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