【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光催化剂制备，尤其涉及一种高超氧自由基产率的咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着抗生素在畜禽养殖业中的应用，在养殖废水中已经检测到了多种具有抗生素抗性的耐药菌，典型的有福氏志贺氏菌、气单胞菌、克雷伯菌等。这些耐药菌具有抵抗力强、繁殖速度快、抗药性强等特点，严重时可对人类和动物健康造成严重威胁。除此之外，城市污水处理系统针对耐药菌的去除效果一般，城市污水处理系统中普通生物滤池只能去除大肠杆菌80-90％，活性污泥法也只能去除90-95％。因此，研究耐药菌在水环境中的高效去除具有重要意义。
2、光催化技术不可以降解有机物，还可以彻底清除包括抗生素、细菌及相关基因在内的各种污染物。光催化剂降解机制主要利用光能激发产生光生电子-空穴对和活性物种(·oh、1o2、o2·-)等来降解痕量有机污染物。
3、研究发现，g-c3n4、fe2o3、tio2、ag2o、co3o4等光催化剂可以用于光催化降解各种有机物。在不同的半导体中，bivo4因其独特的性质获得了巨大的吸引力。然而，由于其载流子寿命低，量子产量低，电子和空穴对复合率高等，光催化效率一直不理想。因此，人们已经探索如形貌调控、金属/非金属掺杂、构建异质结等方式，来弥补上述中的缺陷。其中，碳和bivo4的耦合已经被证实可以显著提高bivo4的光催化性能，例如多壁碳纳米管(mwcnt)耦合bivo4、rgo和bivo4耦合、葡萄糖和bivo4耦合。
4、但是，目前所用的碳材料制备复杂或者价格较高，并且活性氧物种产
5、因此，提供一种利用咖啡渣改性bivo4的高超氧自由基产率光催化剂将非常有意义。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种新型咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂及其制备方法，该光催化剂是通过加入咖啡渣后利用一步煅烧法对钒酸铋进行改性而得。其中咖啡渣在煅烧后作为碳骨架支撑钒酸铋。
2、本专利技术还提供了一种上述咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的应用方法，该钒酸铋光催化剂可以利用可见光实现对浓度为107的志贺氏菌进行杀灭。
3、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
4、一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)将bi(no3)3·5h2o溶于去离子水和hno3的混合溶液中，室温搅拌均匀，记为溶液a；
6、(2)将咖啡渣和聚乙烯吡咯烷酮加到溶液a中，搅拌均匀；
7、(3)将nh4vo3溶于naoh溶液中，室温搅拌均匀，记为溶液b；
8、(4)在搅拌的条件下，将溶液b缓慢滴入至溶液a中，并将混合溶液搅拌均匀，记为溶液c；
9、(5)在搅拌条件下，使用naoh将溶液c的ph值调节为1，室温搅拌后抽滤、干燥，得到光催化剂前体；
10、(6)将光催化剂前体进行煅烧，用去离子水冲洗，干燥后，获得咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂。
11、优选的，步骤(1)中去离子水与hno3的体积比为40:5，搅拌时间30min。
12、优选的，步骤(2)中所述咖啡渣先进行前处理：将取得的咖啡渣制于60℃的烘箱中24h，然后过200目筛网；咖啡渣与聚乙烯吡咯烷酮的质量比3.75:1，搅拌时间5min。
13、优选的，步骤(3)中naoh溶液浓度为2m，搅拌时间30min。
14、优选的，步骤(4)中，bi(no3)3·5h2o与nh4vo3的摩尔比为1:1，搅拌时间30min。
15、优选的，步骤(5)中各使用0.22μm有机系滤膜抽滤，搅拌时间5min，在60℃烘箱干燥24h。
16、优选的，步骤(6)中光催化剂前体以2℃每分钟升温至400℃，并在400℃煅烧2h后，自然冷却至室温。
17、本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂在降解水中抗生素中的应用。
18、本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂在抑制或杀灭耐药菌中的应用。
19、优选的，所述耐药菌为福氏志贺氏菌。
20、优选的，将光催化剂加入的0.05m硫酸钠溶液中，并添加福氏志贺氏菌，在可见光的照射下对耐药志贺氏菌进行灭活。
21、本专利技术的有益效果：
22、本专利技术针对现有技术中对光催化剂的制备方法复杂，活性氧产率低及缺乏实际应用等问题。本专利技术采用了生活中最常见的生物炭垃圾咖啡渣作为主要碳源，同时利用一步煅烧法直接耦合钒酸铋与生物炭，构建了钒酸铋/生物炭光催化剂。制备出来的光催化剂在450nm单一波长的照射下，在60min中可以产生高达130μm的·o2-，大大提高了光催化材料产生·o2-的能力，同时复合后有效的降低了光生电子-空穴对的复合率，提高了光催化性能。本专利技术还将制备的钒酸铋/生物炭光催化剂运用到耐药志贺氏菌的消杀当中，利用钒酸铋/生物炭的纳米结构给福氏志贺氏菌的消杀提供更多的活性位点。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中去离子水与HNO3的体积比为40:5，搅拌时间30min。
3.根据权利要求2所述的一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述咖啡渣先进行前处理：将取得的咖啡渣制于60℃的烘箱中24h，然后过200目筛网；咖啡渣与聚乙烯吡咯烷酮的质量比3.75:1，搅拌时间5min。
4.根据权利要求1所述的一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中NaOH溶液浓度为2M，搅拌时间30min；步骤(4)中，Bi(NO3)3·5H2O与NH4VO3的摩尔比为1:1，搅拌时间30min。
5.根据权利要求1所述的一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中各使用0.22μM有机系滤膜抽滤，搅拌时间5min，在60℃烘箱干燥24h。
6.根据权利要求1所述的一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的制备方法
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂在降解水中抗生素中的应用。
8.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂在抑制或杀灭耐药菌中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述耐药菌为福氏志贺氏菌。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，将光催化剂加入的0.05M硫酸钠溶液中，并添加福氏志贺氏菌，在可见光的照射下对耐药志贺氏菌进行灭活。
...【技术特征摘要】
1.一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中去离子水与hno3的体积比为40:5，搅拌时间30min。
3.根据权利要求2所述的一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述咖啡渣先进行前处理：将取得的咖啡渣制于60℃的烘箱中24h，然后过200目筛网；咖啡渣与聚乙烯吡咯烷酮的质量比3.75:1，搅拌时间5min。
4.根据权利要求1所述的一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中naoh溶液浓度为2m，搅拌时间30min；步骤(4)中，bi(no3)3·5h2o与nh4vo3的摩尔比为1:1，搅拌时间30min。
5.根据权利要求1所述的一种咖啡渣耦合钒酸铋复合光...
【专利技术属性】
技术研发人员：许燕滨，鲍君悦，林梓涛，王刚，李宇馨，许勤华，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。