[发明专利]一种用于降解四环素光催化纳米材料的制备方法与应用

说明书

本发明属无机纳米材料与环境材料制备技术领域，涉及一种新型Ag‑SrTiO₃纳米材料及其制备方法和应用。在本文中，Ag⁺掺杂SrTiO₃光催化剂通过一步水热合成法成功制备，在可见光照射下对四环素(TC)进行光降解。通过实验发现，Ag⁺掺杂量为1.5～5％重量。光催化实验结果表明，制备的Ag‑SrTiO₃光催化剂在TC降解率方面产生极强。与可见光光照射下的纯SrTiO₃相比，特别地，Ag‑SrTiO₃样品掺杂3％，在120min内显示出高效的TC降解率(79.63％)。采用掺杂Ag⁺拓展SrTiO₃光催化剂的响应范围，使之有效实现可见光响应。本发明的目的在于提供一种工艺简单，形貌为球状纳米结构的半导体材料，具有化学稳定性好等优点，并对四环素废水有很好的光降解作用。本发明催化剂制备工艺简单，光催化活性高等优点。

技术领域：

本发明属于无机纳米材料与环境材料制备及其降解环境污染物的技术领域，涉及一种一步水热法Ag⁺掺杂SrTiO₃纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术：

近年来水安全问题受到世界各国的普遍关注，随着医学工业的不断发展，制药废水给环境带来的负面影响越来越严重。环境中，抗生素类药物的存在已经有很长时间。抗生素制药过程所产生的废水多数含有浓度较高的活性抗生素，它们能够抑制水处理中微生物的生长，干扰水生物种的内分泌，促使抗药基因的产生，并且生产过程中废水排放的不连续性及浓度波动较大等特点使得生产废水中的抗生素很难降解。

四环素(TC)由于其高效、生物活性物质，是一种主要的抗生素组用于兽医用途，为人类治疗和农业用途。治疗后，70％以上的四环素抗生素排出和活跃的形式释放到环境通过尿液和粪便从人类和动物。

SrTiO₃仅对紫外光吸收，光生电子-空穴容易复合，限制了SrTiO₃光催化应用的潜力，因此对SrTiO₃进行改性以改善其光催化活性是一个急需解决的问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种新型的Ag-SrTiO₃可见光光催化剂及其制备方法与应用，所制得的光催化剂有利于光生载流子的输送过程，具有良好的可见光光催化活性。

本发明的另一目的是提供上述Ag-SrTiO₃可见光催化剂的应用。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种一步水热法制备的Ag-SrTiO₃纳米材料，AgNO₃与Sr(NO₃)₂的摩尔比分别为1.5％，2.5％，3％，4％，5％，所制备的样品Ag-SrTiO₃分别记为S1，S2， S3，S4，S5可见光催化剂。

本发明Ag-SrTiO₃纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1.26g柠檬酸溶于15mL无水乙醇中；

(2)向步骤(1)中滴加Sr(NO₃)₂溶液，然后滴加1.5mL钛酸异丙酯溶液，搅拌使其混合均匀，形成白色溶液；

(3)向步骤(2)中所述白色溶液中滴加硝酸银溶液；

(4)向上述混合溶液中滴加NaOH溶液，调节pH；

(5)将溶液转置100mL的四氟乙烯内衬中，在150℃的条件下反应36h，然后用冰醋酸，无水乙醇，去离子水各洗三遍；