【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料，具体涉及一种海藻生物炭zno光催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、随着医药工业的快速发展，抗生素已广泛应用于医疗、个人护理、畜禽养殖等领域。然而，生活污水和工业废水的过度与不合理的排放，导致各类药物污染物流入了天然水域中。水体中含有的这些有机污染物具有不可生物降解性和潜在毒性，这将严重威胁着水生动物、生态系统以及人类生命健康。环丙沙星是一种典型的合成抗生素，其属于第三代氟喹诺酮类药物，由于其在水体中稳定性强和降解性差，在各类水域中经常检测到不同浓度的环丙沙星。
2、生物炭来源于生物质，通过高温热解制备，生物炭具有表面积大，表面官能团丰富，经济高效等特点。其具有成本低、易得，同时在制备过程中具有易操作、污染少等优点。zno的价格低廉，激发结合能大(60mev)，光催化活性较好，紫外光吸收效率高，电子转移快(200-300cm2v-1s-1)，被认为是比tio2(0.1-4.0cm2v-1s-1)更好的光催化剂。具有稳定的化学性能和光化学性能，同时具有耐酸碱、耐光腐、无毒性等性质。然而，zno在废水光催化降解处理中的应用具有一些缺点，包括其较大的带隙、较差的可见光吸收以及电子-空穴对的快速复合，使得zno在废水处理中的应用受到限制。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种海藻生物炭zno光催化剂，其改善了zno的光学特性，缩短zno的禁带宽度，提高电子-空穴对的分离率，增加对可见光的吸收范围。
2、一方面，本专
3、a)改性铜藻生物炭ksbc浸没到六水合硝酸锌溶液中，超声搅拌以实现均匀分散，烘干至恒重；
4、b)将烘干后的样品研磨、过筛，高温煅烧，得到的样品使用去离子水冲洗至中性，烘干，过筛，得zno@ksbc。
5、作为优选，所述步骤a)中的改性铜藻生物炭ksbc通过以下方法制备得到：
6、(1)铜藻的预处理：将铜藻用去离子水浸泡冲洗至无明显杂质，烘干，将烘干后的铜藻粉碎，过筛，得到铜藻粉末；
7、(2)碳化过程：将铜藻粉末放入坩埚中，置于管式炉内，在氮气的保护下，升温碳化，碳化结束后，降温，自然冷却至室温，将碳化后的铜藻粉末水洗至中性，烘干，过筛，得到铜藻基生物炭；
8、(3)改性过程：将铜藻基生物炭与固体koh充分混合，混合均匀后置于管式炉，在氮气的保护中，高温煅烧，然后降温，关闭管式炉和氮气，自然冷却至室温，将冷却后的样品充分浸泡在的hcl溶液中，随后使用去离子水冲洗样品至中性，将样品烘干，过筛，得到类分子筛生物炭吸附剂，标记为ksbc。
9、作为进一步优选，所述步骤1)中的烘干温度为80～120℃，优选为105℃。
10、作为进一步优选，所述步骤1)中的过筛的目数为100～120目。
11、作为进一步优选，所述步骤2)中升温碳化的程序为：以5～10℃/min的升温速率由室温升至200℃，保持30min，随后以相同的升温速率从200℃升至700℃，保持120min。
12、作为进一步优选，所述步骤2)中降温的程序为：以5～10℃/min的速率降至300℃。
13、作为进一步优选，所述步骤3)中铜藻生物炭与固体koh的重量比为1:2～1:3，优选为1：3。
14、作为进一步优选，所述步骤3)中高温煅烧的升温程序为以5～10℃/min的升温速率，由室温升至750℃，保持90min。
15、作为进一步优选，所述步骤3)中降温的程序为以5～10℃/min的速率降温至300℃。
16、作为进一步优选，所述步骤3)中hcl溶液的浓度为2-4mol/l，优选为3mol/l，浸泡时间为4-6h。
17、作为进一步优选，所述步骤3)中烘干温度为80～120℃，优选为105℃。
18、作为进一步优选，所述步骤3)中过筛的目数为100～120目，优选120目。
19、作为优选，所述步骤a)中六水合硝酸锌水溶液的质量溶度为5-20％，优选为5％。
20、作为优选，所述步骤a)中ksbc与六水合硝酸锌溶液水溶液的重量体积比为2g：100ml。
21、作为优选，所述步骤b)中的高温煅烧程序为：以100ml/min的流速通入99.999％的高纯n2，通气30min排出炉内空气，以10℃/min的升温速率升至450℃，保持60min，随后以相同的速率降温至300℃，关闭管式炉和n2。
22、作为优选，所述步骤a)和b)中的烘干温度为80～120℃，优选为105℃。
23、作为优选，所述步骤b)中的过筛的目数为100～120目。
24、另一方面，本专利技术提供了通过上述方法制备得到的海藻生物炭zno光催化剂，其具有以下特点：所述海藻生物炭zno光催化剂表面呈现无规则块状结构，zno堆叠在表面，形成孔隙结构，且孔隙无规则，为抗生素提供光催化位点；x射线衍射光谱仪分析其具有sio2，al2o3和zno的特征峰，同时具有六角纤锌矿结构。
25、本专利技术海藻生物炭zno光催化剂改善了zno的光学特性，缩短zno的禁带宽度，提高了电子-空穴对的分离率，增加了对可见光的吸收范围。其中，5-zno@ksbc的禁带宽度最小可达2.26ev，拥有较好的光催化活性。
26、再一方面，本专利技术提供了海藻生物炭zno光催化剂在光催化降解水体中抗生素的应用，优选为在光催化降解水体中环丙沙星的应用。
27、本专利技术利用生物炭材料具有丰富的孔结构、高比表面积和吸附能力，将生物炭复合zno，能够利用其吸附性能与zno光催化的协同作用增强光催化活性，同时利用生物炭的导电性，可以使zno的带隙能变小，促使光生电子-空穴对快速分离，从而增强生物炭基zno复合材料的光催化活性。本专利技术通过以特定的铜藻为材料，制备铜藻生物炭，作为半导体光催化剂的载体，增加zno对可见光的吸收，缩短了zno的禁带宽度，增加电子-空穴对的分离率，减少电子-空穴对的复合，大大提高了光催化效率，具有广泛的应用前景。
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1.一种海藻生物炭ZnO光催化剂的制备方法，其特征在于，所述海藻生物炭ZnO光催化剂的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种海藻生物炭ZnO光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤a)中的改性铜藻生物炭KSBC通过以下方法制备得到：
3.根据权利要求1所述一种海藻生物炭ZnO光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤1)中的烘干温度为80～120℃，优选为105℃；所述步骤1)中的过筛的目数为100～120目。
4.根据权利要求1所述一种海藻生物炭ZnO光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤2)中升温碳化的程序为：以5～10℃/min的升温速率由室温升至200℃，保持30min，随后以相同的升温速率从200℃升至700℃，保持120min；所述步骤2)中降温的程序为：以5～10℃/min的速率降至300℃。
5.根据权利要求1所述一种海藻生物炭ZnO光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤3)中铜藻生物炭与固体KOH的重量比为1:2～1:3，优选为1：3；所述步骤3)中高温煅烧的升温程序为以5～10℃/min的升温速率，由室温升
6.根据权利要求1或2所述一种海藻生物炭ZnO光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤a)中六水合硝酸锌水溶液的质量溶度为5-20％，优选为5％；步骤a)中KSBC与六水合硝酸锌溶液水溶液的重量体积比为2g：100mL。
7.根据权利要求1或2所述一种海藻生物炭ZnO光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤b)中的高温煅烧程序为：以100mL/min的流速通入99.999％的高纯N2，通气30min排出炉内空气，以10℃/min的升温速率升至450℃，保持60min，随后以相同的速率降温至300℃，关闭管式炉和N2。
8.根据权利要求1或2所述一种海藻生物炭ZnO光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤a)和b)中的烘干温度为80～120℃，优选为105℃；所述步骤b)中的过筛的目数为100～120目。
9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的海藻生物炭ZnO光催化剂，其具有以下特点：所述海藻生物炭ZnO光催化剂表面呈现无规则块状结构，ZnO堆叠在表面，形成孔隙结构，且孔隙无规则，为抗生素提供光催化位点；X射线衍射光谱仪分析其具有SiO2，Al2O3和ZnO的特征峰，同时具有六角纤锌矿结构。
10.如权利要求9所送的海藻生物炭ZnO光催化剂在光催化降解水体中抗生素的应用，优选为在光催化降解水体中环丙沙星的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种海藻生物炭zno光催化剂的制备方法，其特征在于，所述海藻生物炭zno光催化剂的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种海藻生物炭zno光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤a)中的改性铜藻生物炭ksbc通过以下方法制备得到：
3.根据权利要求1所述一种海藻生物炭zno光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤1)中的烘干温度为80～120℃，优选为105℃；所述步骤1)中的过筛的目数为100～120目。
4.根据权利要求1所述一种海藻生物炭zno光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤2)中升温碳化的程序为：以5～10℃/min的升温速率由室温升至200℃，保持30min，随后以相同的升温速率从200℃升至700℃，保持120min；所述步骤2)中降温的程序为：以5～10℃/min的速率降至300℃。
5.根据权利要求1所述一种海藻生物炭zno光催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤3)中铜藻生物炭与固体koh的重量比为1:2～1:3，优选为1：3；所述步骤3)中高温煅烧的升温程序为以5～10℃/min的升温速率，由室温升至750℃，保持90min；所述步骤3)中降温的程序为以5～10℃/min的速率降温至300℃；所述步骤3)中hcl溶液的浓度为2-4mol/l，优选为3mol/l，浸泡时间为4-6h；所述步骤3)中烘干温度为80～120℃，优选为105℃；所述步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪丽丽，孙佳星，蔡璐，刘嘉欣，杨浩，何前锐，李然，夏晓月，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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