【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理高级催化氧化，具体为一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂、制备方法及其应用。
技术介绍
1、新型污染物抗生素具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征，这些物质对生态环境或人体健康存在较大风险。根据世卫组织最新文章和相关报告，到2050年，抗菌素耐药性每年可导致1000万人死亡。为解决这一问题，迫切需要开发先进的处理技术，有效地清除抗生素。
2、光催化技术与过一硫酸盐高级氧化工艺技术相结合是一种理想可行的策略，可以克服单一催化系统的不足，构建合适的异质结催化剂对实现光催化/pms-aop的协同效应非常关键。无金属有机半导体类石墨相氮化碳(g-c3n4)具有成本低、稳定性好、丰度高、制备简单、带隙适宜(2.7ev)、可见光响应等优点，具有独特的光学和电子特性，是理想的偶联材料。
3、然而，g-c3n4也存在着与大多数半导体材料相同的缺点，如光诱导电子与空穴(带电载流子)的快速复合、可见光吸收差(λ<460nm)、比表面积小以及光腐蚀效应导致的光催化反应性损失等，限制了g-c3n4的实际应用。聚吡咯(ppy)具有高热稳定性以及化学稳定性，并具有可观的导电性，突出和完美的载流子通道，它在可见光下充当空穴传输体和电子供体，能够有效地改善电子空穴分离效率。近年来，各个研究小组在设计有机导电聚合物与半导体纳米材料之间的耦合结构方面做了尝试，以广泛应用于光催化过程，但是用在光催化/pms-aop协同体系的还比较少。
4、基于现有的催化剂仍然存在以下问题：(1)含金属类催化
5、由此，目前需要有一种方案来解决现有技术中存在的技术问题。本专利技术通过合理设计基于g-c3n4和ppy的z型异质结用于光催化/pms-aop协同技术，充分发挥其协同作用。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种制备过程简单、结构可控、催化效率高、抗干扰性强且可循环利用的mcn/ppy z型异质结催化、制备方法及其在光催化/pms-aop体系中的应用。
2、为实现本专利技术目的，本专利技术利用富氮化合物作为前驱体热解得到g-c3n4，然后采用吡咯原位聚合对g-c3n4进行修饰得到聚苯胺修饰的z型异质结ppy/g-c3n4。
3、为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
4、一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂，其中，所述催化剂是由类石墨相氮化碳g-c3n4与聚吡咯ppy原位聚合得到。
5、作为本专利技术所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的优选方案，其中：所述类石墨相氮化碳g-c3n4由富氮化合物在缺氧条件下热解得到。
6、作为本专利技术所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的优选方案，其中：所述富氮化合物为尿素、二腈二胺、三聚氰胺中的一种或几种。
7、为解决上述技术问题，根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
8、一种制备上述聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的制备方法，其中，包括如下的步骤：
9、(1)将一定用量的富氮化合物置于叠套双坩埚双盖中，将装好的坩埚置于马弗炉中进行烧结反应处理，烧结反应结束后，将产物冷却、球磨得到粉末状类石墨相氮化硅g-c3n4；
10、(2)将类石墨相氮化硅g-c3n4在水中进行超声分散均匀后，转移到室温下磁力搅拌一段时间，加入十二烷基硫酸钠sds，待其完全溶解后加入吡咯，高速磁力搅拌至完全溶解，随后在高速磁力搅拌条件下逐滴加入事先配置好的fecl3水溶液，并在室温条件下进行反应，反应结束后，过滤分离，滤饼采用水和乙醇进行洗涤，真空烘干后得到产物ppy/g-c3n4。
11、作为本专利技术所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的制备方法的优选方案，其中：步骤(1)中烧结反应处理的温度为500-600℃，时间为2-6h。
12、作为本专利技术所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的制备方法的优选方案，其中：步骤(1)中球磨得到的粉末状类石墨相氮化硅g-c3n4的粒径控制在1.5μm以下。
13、作为本专利技术所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的制备方法的优选方案，其中：步骤(2)中吡咯的添加量是类石墨相氮化硅g-c3n4质量的0.1％-5％，吡咯与十二烷基硫酸钠sds的摩尔比为1:(0.5-2)，吡咯与fecl3·6h2o的摩尔比为1:(2-3)。
14、作为本专利技术所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的制备方法的优选方案，其中：步骤(2)的反应温度为25-35℃，反应时间10-24h。
15、作为本专利技术所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的制备方法的优选方案，其中：滤饼洗涤首先是采用水对滤饼进行磁力搅拌洗涤，然后过滤，重复此过程直至滤液无泡沫无光滑感为止，最后滤饼再采用乙醇进行磁力搅拌洗涤，然后过滤，此过程重复至少两次。
16、为解决上述技术问题，根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
17、一种上述聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的应用，其中：所述的催化材料用于活化光催化/pms-aop耦合体系降解抗生素和/或酚类。
18、将上述制得的z型异质结ppy/g-c3n4催化材料应用在水处理领域。以ppy/g-c3n4为催化剂，用于光催化/pms-aop协同体系中降解抗生素和酚类污染物，包括抗生素ppy/g-c3n4类如磺胺二甲嘧啶(smt)、盐酸四环素(tc)和土霉素(otc)，酚类如苯酚、2,4二氯苯酚、双酚a等模拟废水。该体系的抗干扰能力很强，反应液中常见的无论是阴离子、阳离子或者共存天然有机物对它的影响都极小，个别离子cl-、hco3-、ca2+、mg2+甚至有促进作用，且在较宽的ph(3～11)适用，更具有优异的可重用性和稳定性。实际水体(如湖水、污水处理厂出水)为背景，去除效仍高达100％。在该专利技术中，首先遵循z型异质结机制，在光照射下mcn的cb光生成的e-转移到接触界面，并在ppy的homo中与h+重组。因此，在ppy的lumo和mcn的vb上的光生载流子被有效地分离并快速转移到催化剂表面。ppy的lumo上的e-上和mcn的vb上的h+具有较强的氧化还原能力，有助于激活pms和o2分子用于生成活性物质如·o2-，1o2，·oh和so4·，它们将与h+一起共同参与污染物的降解,具有高导电性能的ppy能够快速转移电子，进一步避免了光产生载流子的重组。除此之外，pms可以既作为电子受体又和电子供体。它可以捕获光生电子(e-)，触发自活化过程，产生活性氧(ros)，如羟基自由基(·oh)、硫酸盐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳Z型异质结催化剂，其特征在于：所述催化剂是由类石墨相氮化碳g-C3N4与聚吡咯PPy原位聚合得到。
2.根据权利要求1所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳Z型异质结催化剂，其特征在于：所述类石墨相氮化碳g-C3N4由富氮化合物在缺氧条件下热解得到。
3.根据权利要求2所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳Z型异质结催化剂，其特征在于：所述富氮化合物为尿素、二腈二胺、三聚氰胺中的一种或几种。
4.一种制备权利要求1-3中任一项所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：
5.根据权利要求4所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中烧结反应处理的温度为500-600℃，时间为2-6h。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中球磨得到的粉末状类石墨相氮化硅g-C3N4的粒径控制在1.5μm以下。
7.根据权利要求
8.根据权利要求7所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)的反应温度为25-35℃，反应时间10-24h。
9.根据权利要求4所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于：滤饼洗涤首先是采用水对滤饼进行磁力搅拌洗涤，然后过滤，重复此过程直至滤液无泡沫无光滑感为止，最后滤饼再采用乙醇进行磁力搅拌洗涤，然后过滤，此过程重复至少两次。
10.一种权利要求1-9中任一项所述的聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳Z型异质结催化剂的应用，其特征在于：所述的催化材料用于活化光催化/PMS-AOP耦合体系降解抗生素或酚类。
...【技术特征摘要】
1.一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂，其特征在于：所述催化剂是由类石墨相氮化碳g-c3n4与聚吡咯ppy原位聚合得到。
2.根据权利要求1所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂，其特征在于：所述类石墨相氮化碳g-c3n4由富氮化合物在缺氧条件下热解得到。
3.根据权利要求2所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂，其特征在于：所述富氮化合物为尿素、二腈二胺、三聚氰胺中的一种或几种。
4.一种制备权利要求1-3中任一项所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：
5.根据权利要求4所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中烧结反应处理的温度为500-600℃，时间为2-6h。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的一种聚吡咯修饰的类石墨相氮化碳z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中球磨得到的粉末状类石墨相氮化硅g-c3n4...
【专利技术属性】
技术研发人员：寇丽栋，王静，邢兴，田振邦，张思雨，段文杰，王俊，李箐湲，赵可江，蒋凯，
申请(专利权)人：河南省科学院化学研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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