【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化，涉及一种光催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、抗生素是指由微生物在生命活动中所产生的具有抗病原体活性的一类次级代谢产物，广泛应用于各种疾病的治疗。然而，抗生素药物的大规模使用导致水体中抗生素含量超标。水体中的抗生素会诱导细菌的dna、rna变异，使其具有更强的抗药性，对生态环境具有重大的潜在危害，且抗生素已被认定为新型污染物。但是，由于抗生素种类繁多、理化性质稳定、不易降解，所引起的环境污染具有持久性。因此，开发高效去除环境水体中抗生素污染物的新型技术已迫在眉睫。
2、目前，去除抗生素的主要方法有生物法、物理法和高级氧化法。生物法是指利用微生物在好氧或厌氧状态下实现对抗生素的氧化分解，但该技术降解抗生素效率往往较低，且会产生大量有害的耐药微生物。物理处理技术包括吸附法和膜过滤法等，二者均属于纯物理分离技术，该方法对抗生素虽有一定的去除效果，但仅仅只是将水体中残留的抗生素转移或者分离到另外一相，存在二次污染的风险。
3、而高级氧化法因氧化效果佳、反应快速彻底等优点受到了广泛关注，该技术可以将大分子抗生素迅速降解为小分子物质，直至矿化成二氧化碳、水和无机离子；如cn116693039a公开了一种光电催化阳极制备及协同降解抗生素的方法，利用光电催化阳极制备及协同降解抗生素的方法来实现对难降解类抗生素的高效无害处理，以降低其对生态环境和人体健康的危害。方法如下：一、制备光催化剂材料；二、制备光催化电极；三、碳刷电极和阳离子交换膜预处理；四、组装光电催化反应器；五、生物阳极功能微生物的定
4、高级氧化法中的光催化技术是直接利用太阳光照射半导体光催化剂表面，使其产生光生电子-空穴对，进而生成超氧自由基和羟基自由基等高活性自由基，攻击水体中的抗生素污染物，最终将抗生素矿化成无毒无害的二氧化碳、水和无机离子。整个过程不需要额外提供能量，具有绿色、高效、环境友好等特点，在处理水体中抗生素污染物方面应用前景广阔。
5、稀土元素因其独特的4f电子结构，使其广泛应用于军事、化工、冶金以及玻璃陶瓷等领域，且稀土元素能带结构和电子能级结构的特殊性使稀土化合物表现出十分独特的光学性质，例如，镧系化合物能够吸收低能量的红外光，转化为高能量的紫外光，从而能有效拓展其光响应范围，提高催化剂对太阳光的利用率，提升光催化效率，因此，稀土材料在光催化领域具有十分广泛的应用。
6、基于以上研究，需要提供一种光催化剂，所述光催化剂的光催化性能优异，能够高效降解污染物。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种光催化剂及其制备方法与应用，尤其涉及一种富含氧、碳空位与双s型异质结光催化剂及其制备方法与应用，所述光催化剂具备丰富的氧、碳空位和独特的双s型异质结，通过上述空位以及特殊异质结结构的结合，显著提升了光催化剂的催化性能，以及拓宽了光催化剂的光响应范围，使所述光催化剂能够广泛应用于污染物的降解。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种光催化剂，所述光催化剂包括reo2-x、c3-yn4和re(co3)(oh)的复合物，其中，re包括稀土元素，0＜x＜2，例如可以是0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.1、1.3、1.5、1.7或1.9，0＜y＜3，例如可以是0.1、0.5、1、1.5、2、2.5或2.9，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
4、本专利技术所述光催化剂为具有丰富氧、碳空位和独特的双s型异质结的ceo2-x/c3-yn4/ce(co3)(oh)光催化剂，丰富的氧、碳空位结构能够有效降低光催化剂带隙，进一步拓展其光响应范围，而独特的双s型异质结则能够选择性地将光催化剂产生的具有弱还原性的电子与弱氧化性的空穴进行复合，从而保留了具有强氧化还原能力的空穴和电子，进一步生成了高活性自由基，使光催化剂的光催化性能进一步增强，实现高效氧化降解水体中的抗生素污染物。
5、本专利技术x和y在0＜x＜2，0＜y＜3的基础上，对x和y的具体取值不做具体限定，仅仅是为了表示光催化剂中存在氧和碳的空位。
6、优选地，所述稀土元素包括ce和/或la，优选为ce。
7、本专利技术所述稀土元素优选为ce，由于ceo2中ce4+/ce3+氧化还原循环的存在，为氧空位的形成提供了理论支持，也为光催化过程提供了一个活跃的电子环境。
8、第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述光催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
9、(1)将稀土盐、非金属元素源和溶剂进行混合和加热，得到前驱体材料；
10、(2)将步骤(1)所述前驱体材料进行煅烧，得到中间体；
11、(3)在还原性气氛中，将步骤(2)所述中间体进行煅烧，得到所述光催化剂。
12、本专利技术先制备异质结前驱体，再经过煅烧得到ceo2/c3n4中间体，最后在还原性气氛的煅烧下，能够在中间体中生成氧和碳空位，形成具备丰富氧、碳空位和独特的双s型异质结的光催化剂。
13、优选地，步骤(1)所述稀土盐与非金属元素源的质量比为(0.065-0.53):1，例如可以是0.065:1、0.1:1、0.15:1、0.20:1、0.25:1、0.30:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1或0.53:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为(0.17-0.53):1，进一步优选为(0.17-0.35):1。
14、优选地，步骤(1)所述稀土盐的质量为0.347-2.610g，例如可以是0.347g、0.5g、1g、1.5g、2.5g或2.610g，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.870-2.610g，进一步优选为0.870-1.740g。
15、优选地，步骤(1)所述非金属元素源包括三聚氰胺。
16、优选地，步骤(1)所述溶剂包括去离子水。
17、优选地，步骤(1)所述加热包括采用石墨加热板进行加热蒸干处理。
18、优选地，步骤(1)所述加热的温度为130-180℃，例如可以是130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
19、优选地，步骤(2)所述煅烧的温度为450-550℃，例如可以是450℃、480℃、500℃、525℃或550℃，时间为3-5h，例如可以是3h、4h或5h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
20、优选地，步骤(2)所述煅烧的气氛包括空气气氛。
21、优选地，步骤(2)所述中间体包括ceo2和c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光催化剂，其特征在于，所述光催化剂包括ReO2-x、C3-yN4和Re(CO3)(OH)的复合物，其中，Re包括稀土元素，0＜x＜2，0＜y＜3。
2.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，所述稀土元素包括Ce和/或La，优选为Ce。
3.一种如权利要求1或2所述光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述稀土盐与非金属元素源的质量比为(0.065-0.53):1，优选为(0.17-0.53):1，进一步优选为(0.17-0.35):1；
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加热包括采用石墨加热板进行加热蒸干处理；
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述煅烧的温度为450-550℃，时间为3-5h；
7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述煅烧的温度为400-800℃，优选为400-600℃；
8.根据权利要求3-7任一项
9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
10.一种如权利要求1或2所述光催化剂的应用，其特征在于，所述应用包括用于光催化降解喹诺酮类抗生素废水。
...【技术特征摘要】
1.一种光催化剂，其特征在于，所述光催化剂包括reo2-x、c3-yn4和re(co3)(oh)的复合物，其中，re包括稀土元素，0＜x＜2，0＜y＜3。
2.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，所述稀土元素包括ce和/或la，优选为ce。
3.一种如权利要求1或2所述光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述稀土盐与非金属元素源的质量比为(0.065-0.53):1，优选为(0.17-0.53):1，进一步优选为(0.17-0.35):1；
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁文静，章星宇，石绍渊，周晨亮，景雪拳，郑智，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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