[发明专利]一种复合铁酸铋光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种复合铁酸铋光催化剂及其制备方法和应用。Ag/FeTiO₃/BiFeO₃制备方法包括如下步骤：将FeTiO₃置于去离子水中，搅拌得悬浮液，于悬浮液中加入AgNO₃，避光搅拌20‑30min；然后，在紫外灯照射下搅拌10‑20min，再加入BiFeO₃，超声分散，离心分离，所得沉淀用去离子水清洗，干燥；最后，于400‑450℃马弗炉中煅烧20‑40min，得到目标产物。本发明对BiFeO₃材料进行复合，在可见光作用下，高效光催化降解抗生素。

技术领域

本发明属于光催化剂领域，具体涉及采用溶胶凝胶法制备复合铁酸铋光催化剂及其在可见光下催化降解水中抗生素的应用。

背景技术

水资源是人类、资源与环境三大系统的结合点，是一切生命活动的物质基础，在社会经济发展中有着举足轻重的地位。随着人类的发展和社会的进步，人们越来越深切地认识到水资源保护对经济社会发展的重要性。由于我国制药行业的快速稳步发展，制药行业已成为工业废水的排放大户。国内300多家企业生产占世界产量20％-30％的70多个品种的抗生素，废水排放量大，且目前大多直接排放，严重危害水体环境。目前国内外应用的治理技术不多且不成熟，已建成的以好氧工艺为主的工程，投资和处理成本高，废水实际处理率很低。因此，探索制药废水快速有效降解的新方法是相当必要的。

铁酸铋(BiFeO₃)是一种在室温下同时具有铁电性和反铁磁性的单相多铁材料，具有较小的禁带宽度和多铁特性，它不仅可以使光能转化为化学能，而且可以实现光催化氧化水体和空气中的有机污染物。

BiFeO₃能够吸收可见光，产生电子(e^-)和空穴(h⁺)，h⁺使有机污染物氧化，e^-能与O₂反应产生·O^2-，最终生成·OH自由基，使有机污染物氧化分解。然而，BiFeO₃作为光催化剂有两大缺陷：一是，BiFeO₃禁带宽度为2.1eV，只能利用太阳光中部分可见光，太阳光利用率低。二是，电子(e^-)和空穴(h⁺)容易复合，降低了催化剂的光催化效率。

发明内容

本发明的目的是为了扩大BiFeO₃的可见光响应范围，减小电子和空穴的复合，从而提高BiFeO₃对太阳能的利用率，提高其可见光催化活性，本发明对BiFeO₃材料进行复合，提供一种在可见光作用下，光催化效果好的复合铁酸铋光催化剂。

本发明的另一目的是利用复合铁酸铋光催化剂催化降解水中抗生素。

本发明采用的技术方案是：一种复合铁酸铋光催化剂，所述的复合铁酸铋光催化剂为Ag/FeTiO₃/BiFeO₃，制备方法包括如下步骤：将FeTiO₃置于去离子水中，搅拌得悬浮液，于悬浮液中加入AgNO₃，避光搅拌20-30min；然后，在紫外灯照射下搅拌10-20min，再加入BiFeO₃，超声分散，离心分离，所得沉淀用去离子水清洗，干燥；最后，于400-450℃马弗炉中煅烧20-40min，得到目标产物。

上述的一种复合铁酸铋光催化剂，所述的FeTiO₃制备方法，包括如下步骤：将硝酸铁溶液滴入钛酸四丁酯溶液中，磁力搅拌，加入氢氧化钠溶液直到产生暗褐色沉淀，用去离子水清洗，干燥，在400-450℃马弗炉中煅烧4-5h，得到FeTiO₃纳米颗粒。