一种球磨CuBi2O4光催化剂的制备方法及其应用技术

技术编号：41070167 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-24 11:25

本发明专利技术属于功能材料技术领域，具体涉及一种球磨CuBi<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;光催化剂的制备方法及其应用；步骤为：将(CH<subgt;3</subgt;COO)<subgt;3</subgt;Bi和(CH<subgt;3</subgt;COO)<subgt;2</subgt;Cu·H<subgt;2</subgt;O分散于无水乙醇中，在搅拌条件下加入NaOH，继续搅拌一段时间后得到混合液，转移至球磨机中，将混合液于一定功率和转速下进行球磨反应；反应结束后经离心、洗涤、真空干燥，得到球磨CuBi<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;光催化剂。本发明专利技术操作方法简便，反应时间短；且无需高温高压，反应条件温和，安全性高，易于工业化生产。所制备的球磨CuBi<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;光催化剂耦合类芬顿反应表现出优异的可见光催化降解水体中抗生素污染物的性能，在废水治理方面有良好的应用潜能，应用前景广阔。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能材料领域，具体涉及一种球磨cubi2o4光催化剂的制备方法及其应用。

技术介绍

1、随着经济的快速发展和城市化进程的加速推进，环境问题日益凸显；其中，抗生素废水污染受到了人们前所未有的关注。抗生素是人类和动物医疗中不可替代的药物，但是它们无法被生物体完全代谢，抗生素残留会破坏生态系统的平衡和稳定，目前在我国江河、湖泊和地下水等水环境中抗生素被频繁检出。传统的抗生素处理技术如生物法，尽管其处理效率高，但是存在处理时间长、操作难度大等不足，限制了其实际应用。基于半导体的光催化技术是一种先进的氧化工艺，该技术具有成本低、节能、环境兼容性好、可直接利用太阳能等优点，被公认为是一种高效的可用于治理抗生素污染的绿色方法。

2、铋酸铜(cubi2o4)作为一种尖晶石型结构的光催化剂，其具有带隙窄、可见光响应能力强和光吸收系数高等优势，因而在环境治理方面显示出良好的应用潜能。然而研究发现，cubi2o4存在着光诱导载流子复合率高等问题，导致其光催化活性不高。以h2o2为氧化剂的类芬顿(fenton)技术可实现难降解有机物的高效转化，近年来备受关注。将光催化技术与类fenton技术耦合可协同提升光催化剂的催化活性。如jichao wang等人利用水热法成功制备得到了纳米fe2o3修饰的fe2o3/cubi2o4，该材料对罗丹明b和4-硝基苯酚的降解率分别为18.4％和8.2％，在光催化降解过程中加入h2o2后，fe2o3/cubi2o4对罗丹明b和4-硝基苯酚的降解率分别提高到95.8％和90.6％。但是fe2o3/

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本专利技术旨在解决所述问题之一，提供一种球磨cubi2o4光催化剂的制备方法，可用于在可见光下高效催化降解废水中抗生素污染物。

2、为了实现以上目的，本专利技术采取如下技术方案；

3、一种球磨cubi2o4光催化剂的制备方法，具体步骤如下：

4、将(ch3coo)3bi和(ch3coo)2cu·h2o分散于无水乙醇中，在搅拌条件下加入naoh，继续搅拌一段时间后得到混合液；将混合液于一定功率和转速下进行球磨反应；反应结束后经离心、洗涤、真空干燥，得到球磨cubi2o4光催化剂。

5、优选的，上述步骤中所述(ch3coo)3bi、(ch3coo)2cu·h2o、无水乙醇和naoh的用量比为1～3mmol:0.5～1.5mmol:10～30ml:1～3g。

6、优选的，上述步骤中所述(ch3coo)3bi和(ch3coo)2cu·h2o的摩尔比为2:1。

7、优选的，上述步骤中所述继续搅拌一段时间为5～15min。

8、优选的，上述步骤中所述球磨功率为250w，转速为1400r/min，球磨时间为30～60min。

9、优选的，上述步骤中所述真空干燥的温度为50～80℃，时间为8～12h。

10、本专利技术所制备的球磨cubi2o4光催化剂用于降解四环素的用途，操作步骤如下：

11、将所制得的球磨cubi2o4光催化剂加入四环素溶液中，避光搅拌，然后打开氙气灯光源，并加入h2o2反应，实现对四环素的降解。

12、优选的，所述避光搅拌的时间为30-40min。

13、优选的，所述球磨cubi2o4光催化剂与h2o2的用量关系为20mg：0.5ml，加入h2o2反应的时间为30-60min。

14、有益效果：

15、(1)本专利技术创造性的采用球磨法制备cubi2o4光催化剂，与传统的水热法相比，球磨法操作简便，反应时间短；且无需高温高压，反应条件温和，安全性高，易于工业化生产。

16、(2)本专利技术制备的cubi2o4光催化剂对抗生素具备优异的降解活性；且cubi2o4光催化剂无需进行复合修饰改性，即可实现废水中抗生素污染物的高效催化降解。

17、(3)本专利技术在应用过程中将类fenton反应引入球磨cubi2o4光催化剂的光催化降解抗生素过程，利用光催化技术与类fenton技术耦合，强化球磨cubi2o4光催化剂光生载流子的有效分离，促进更多活性自由基产生，协同提高球磨cubi2o4光催化剂对抗生素的降解活性；其中光催化过程未加入h2o2时，球磨cubi2o4光催化剂对四环素的降解率仅为5.2％，降解过程加入h2o2后，球磨cubi2o4光催化剂对四环素的降解率为85.1％，提高了79.9％；取得了意想不到的技术效果。

18、(4)本专利技术所制备的球磨cubi2o4在光催化降解过程中加入h2o2后对四环素的降解率(85.1％)，与水热cubi2o4在光催化降解过程中加入h2o2对四环素的降解率(9.1％)相比，提高了76％。本专利技术制备的球磨cubi2o4光催化剂与常规水热法制备的cubi2o4相比，更有利于实现废水中抗生素的高效降解去除。

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【技术保护点】

1.一种球磨CuBi2O4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种球磨CuBi2O4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述(CH3COO)3Bi、(CH3COO)2Cu·H2O、无水乙醇和NaOH的用量比为1～3mmoL:0.5～1.5mmoL:10～30mL:1～3g。

3.根据权利要求1所述的一种球磨CuBi2O4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述(CH3COO)3Bi和(CH3COO)2Cu·H2O的摩尔比为2:1。

4.根据权利要求1所述的一种球磨CuBi2O4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌一段时间为5～15min。

5.根据权利要求1所述的一种球磨CuBi2O4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述球磨功率为250W，转速为1400r/min，球磨时间为30～60min。

6.根据权利要求1所述的一种球磨CuBi2O4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述真空干燥的温度为50～80℃，时间为8～12h。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的方法制备的球磨CuBi

8.根据权利要求7所述的用途，其特征在于，步骤如下：将球磨CuBi2O4光催化剂加入四环素溶液中，避光搅拌；然后打开氙气灯光源，并加入H2O2反应，实现对四环素的降解。

9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，所述避光搅拌的时间为30-40min。

10.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，所述球磨CuBi2O4光催化剂与H2O2的用量关系为20mg：0.5mL，加入H2O2反应的时间为30-60min。

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【技术特征摘要】

1.一种球磨cubi2o4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种球磨cubi2o4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述(ch3coo)3bi、(ch3coo)2cu·h2o、无水乙醇和naoh的用量比为1～3mmol:0.5～1.5mmol:10～30ml:1～3g。

3.根据权利要求1所述的一种球磨cubi2o4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述(ch3coo)3bi和(ch3coo)2cu·h2o的摩尔比为2:1。

4.根据权利要求1所述的一种球磨cubi2o4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌一段时间为5～15min。

5.根据权利要求1所述的一种球磨cubi2o4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述球磨功率为250w，转速为1400r...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄燕，王猛，夏杰祥，王彬，朱文帅，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：

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