[发明专利]一种高效降解抗生素的复合光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于环境功能材料领域，公开了一种高效降解抗生素的复合光催化剂及其制备方法与应用。所述方法为：首先配制氧化石墨烯分散物；其次，将二氧化钛加入NaOH溶液中，搅拌溶解，水热反应，冷却、洗涤、干燥、研磨，得到二氧化钛纳米线；再次，将二氧化钛纳米线加入氧化石墨烯分散液中搅拌，超声处理，得到混合溶液；再向混合溶液中加入无水乙醇，混匀后进行水热反应，离心洗涤，干燥，得到氧化石墨烯‑二氧化钛线复合材料；最后，将复合材料在真空或惰性气体氛围下煅烧，研磨过筛，得到复合光催化剂。所述复合光催化剂在可见光下催化降解抗生素，投料比例低，降解时间短，低耗高效，适合用于中低浓度抗生素废水的处理。

技术领域

本发明属于环境功能材料领域，涉及一种复合光催化剂，特别涉及一种在可见光下高效降解有机物水体污染中低浓度抗生素的复合光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

抗生素有机废水污染主要源于畜牧养殖业、饲料食品工业等，而这类废水很少被关注，并且存在浓度低、持久性长、处理难度大等特点。目前，处理废水的方法有物理法、化学法、生物化学法等，但大多数废水处理技术存在运行成本高，有二次污染等缺点。光催化技术是一项在环境和能源领域有着广泛应用前景的绿色技术，也是一种高级氧化技术。但是光催化降解所用到的催化剂，往往只能在紫外光照射条件下处理有机污染物，而不能处理可见光条件下的污染物能力。因此，开发一种能在可见光条件下有效处理抗生素类有机物污染的新型催化剂，对实现治理低浓度抗生素污染物废水具有重大的现实意义。

石墨烯中的碳原子以六元环形式排列于石墨烯平面内，这样具有四个价电子的C原子贡献出一个未成键的价电子。这些价电子在单原子层的二维晶体结构中与平面垂直的方向形成共轭的离域大π键，因此电子可在晶体中自由移动，导致石墨烯具有优异的电子传导性能。石墨烯优异的导电性能使其在光催化、光电化学领域具有良好的应用前景，可以用来制造具有半导体复合材料，太阳能电池，超级电容器等。此外，石墨烯还具有优异的机械性能及对光的高透过性以及高比表面积，可用来制备基于石墨烯的各种功能化复合材料。石墨烯的突出性能及其易加工性使其在光催化等领域具有很好的应用前景，其优异的导电性能，可以快递地将光生电子输导走，有效地分离光生电子和光生空穴，降低他们的复合几率。

半导体材料二氧化钛(TiO2)作为光催化剂被大量用于有机污染物的降解，然而由于TiO2对光的吸收范围窄(主要在紫外区)，对太阳能的利用率仅仅为3％-5％左右，这制约了该项技术的应用。为了扩展TiO2的响应波长以增加太阳光的利用率，人们利用掺杂技术对TiO2进行修饰以提高其对可见光的利用。

将石墨烯与二氧化钛进行掺杂不仅可提高TiO2光催化活性，还可以增加催化剂表面·OH自由基的生成几率和转移速率。

如何研发出一种具可见光活性的新型高效多功能化的复合光催化剂是高级氧化技术上的一个研究热点。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种高效降解抗生素的复合光催化剂的制备方法。本发明将石墨烯与二氧化钛进行掺杂复合，所制备的复合光催化剂在可见光下能够高效的降解抗生素。

本发明的另一个目的在于提供由上述制备方法制备得到的复合光催化剂。所制备的催化剂具有吸附和可见光催化性能。

本发明的再一目的在于提供上述复合光催化剂的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高效降解抗生素的复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯加入去离子水中，开启搅拌同时进行超声分散处理，得到氧化石墨烯分散物；