[发明专利]一种基于废纸生物质碳修饰的g-C

说明书

本发明属于光催化剂领域，提供了一种复合光催化材料及其制备方法和用途，包括如下步骤：步骤1、尿素及废纸前驱体处理；步骤2、制备二元复合光催化材料g‑C₃N₄/C。本发明描述了一种二元复合光催化材料g‑C₃N₄及其制备方法及其应用，g‑C₃N₄是一种新型有机可见光催化剂，同样，碳材料具有优异的电子传输性能。碳基非金属材料的引入与g‑C₃N₄的协同作用，提高了光催化效果，使得本发明制备的二元复合光催化剂具有很好的稳定性和催化活性。

技术领域

本发明属于光催化剂领域，特指一种基于废纸生物质碳修饰的g-C₃N₄复合光催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

随着医药行业中抗生素的研制和发展，作为广谱抗生素的四环素类抗生素被广泛应用在人类和动物的疾病治疗以及农业生产活动中，众所周知,抗生素是治疗感染性疾病的常用药物，它于1941年应用于临床，可以说抗生素是二十世纪最伟大的医学发现，它使人类的平均寿命至少延长了10年。抗生素是由某种微生物所产生的，在低浓度下对别种微生物有抑制或杀灭作用的药物，对细菌、病毒、真菌甚至肿瘤都可起到抑制或杀灭作用。正因为抗生素的产生原理，导致其弊端。由于新型抗生素的不断问世，加之医务人员和病人在掌握抗生素的合理使用上存在困难，导致我国抗生素的使用达到了滥用的程度，抗生素的滥用导致的细菌耐药已经成为严重威胁人类健康的焦点问题。近些年，不断有研究报道抗生素在环境中的残留及转归现状，抗生素的污染及其产生的一系列生态效应和对人群健康的影响开始引起人们的广泛关注，环境中残留的抗生素也越来越多。另外抗生素生产的过程中会排放出大量的抗生素废水，如不加处理直接排放，则会造成严重的环境污染。同样，也对人体造成巨大危害。研究表明，抗生素被机体摄人吸收后，绝大部分以原形通过粪便和尿液排出体外，对土壤和水体等环境介质造成污染。这些环境中残留的抗生素又会通过生物链对人体和其他生物体构成潜在危害。部分从人体分离出的耐药菌株已被证实来源于环境宿主，特别是一些新出现的感染性疾病的病原菌，可以说环境中抗生素污染引发的细菌耐药已经成为威胁人类健康的重大挑战。因此，消除环境中抗生素残留带来的环境污染和食物链产品安全等问题已是科研工作者迫切需要解决的重大问题。

目前，我国针对抗生素类药物处理的主要方法有：物理处理方法、化学处理方法、生物处理方法以及多种方法的组合。这些方法各有独特优点，也各有其局限性。其中，最常见的是光催化技术，由于该技术是一种环境友好的绿色处理方法。因此，颇受人们关注。光催化技术是在光化学氧化基础上发展起来的一种绿色氧化技术。是20世纪70年代日本科学家 Fujishima和Honda在科研领域的巨大发现，他们首次发现在光照下由TiO₂和Pt电极组成的光电化学体系可以分解水产生氢气和氧气。这一科学发现为人类探索利用清的太阳能提供了新的途径，也使光催化技术受到人们的广泛关注并对光催化机理进行来系统深入研究。

根据能带理论，半导体能带是由充满电子且能量较低的价带(VB)和能量较高的空的导带(CB)构成，在导带和价带之间的区域则被称为禁带，禁带宽度的大小是影响半导体材料光催化性质的重要因素。由于半导体的能带是不连续的，当其受到等于或大于禁带宽度(Eg) 的能量激发时，价带上能量较低电子吸收能量被激发跃迁到导带，形成带负电的电子。同时，在价带留下带正电的空穴，生成电子-空穴对。在一定条件下光生电子-空穴与半导体表面的 H₂O，O₂等作用产生活性很强的·OH，·O₂^-自由基。这些活性自由基通过与污染物分子的相互作用，能够将其分解为无害、无毒小分子化合物甚至完全矿化。