[发明专利]一种负载光催化剂的水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载光催化剂的水凝胶及其制备方法和应用，属于环境功能材料和催化领域。它包括传统水凝胶复合导电材料及光催化材料。传统水凝胶包括丙烯酸/丙烯酰胺水凝胶，也可是其他单体聚合而成的水凝胶，导电材料可包括石墨、石墨烯等，光催化剂可以包括氯氧化铋、二氧化钛等。本发明将氯氧化铋进行固定化，同时将氯氧化铋的光催化性能和水凝胶的电刺激响应性结合。复合水凝胶中导电材料可传递氯氧化铋在光照下产生的光生电子，且不会影响催化剂与污染物间的传质速率，提高氯氧化铋的光催化性能。本发明提供的合成方法简单高效，可实现工业化生产，可用于降解水中阿替洛尔等药品及个人护理用品及其他有机污染物。

技术领域

本发明涉及环境功能材料和催化领域，尤其涉及一种负载光催化剂的水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

在人类生存的环境中除了存在具有急性毒性或者致癌作用的农药及工业品外，还存在一大类具有生物活性的化学物质。这类化学物质包括人或动物使用的处方药和生物制剂、诊断试剂、日光遮蔽剂等药物和个人护理品，这类化学品已经引起了科学家们的广泛关注。美国环境保护总署(EPA)已将这类化学物质定义为PPCPs，即药品及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products)英文首字母的缩写。尽管水环境中的PPCPs含量处于ng L^-1—μg L^-1水平，但PPCPs的持续释放引起的长期暴露会对生态环境及生物体的健康会造成较大的健康风险。许多研究表明，活性污泥法、颗粒活性炭过滤法、臭氧法等普通污水处理法能有效地将天然有机质和浊度除去，但在去除阿替洛尔等PPCPs方面效果很有限(Kim,S.D.；Cho,J.；Kim,I.S.；Vanderford,B.J.；Snyder,S.A.,Occurrenceand removal of pharmaceuticals and endocrine disruptors in South Koreansurface,drinking,and waste waters.Water Research 2007,41(5),1013-1021)。基于阿替洛尔等PPCPs存在潜在的生态毒性，有必要发展先进的技术，以确保在阿替洛尔进入到自然水域中前采取必要措施去除其污染。