[发明专利]一种石墨相氮化碳/稀土钼酸钠盐异质结光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种石墨相氮化碳/稀土钼酸钠盐异质结光催化剂及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：S1：将钼酸钠和稀土盐溶解于水中得混合溶液，所述混合溶液中钼酸钠的摩尔浓度为0.01~0.5mol/L，稀土盐的摩尔浓度为0.005~0.25mol/L；S2：搅拌状态下加入乙二醇，所述乙二醇与钼酸钠的用量比为200~10000mL/mol；S3：加入无孔石墨相氮化碳，超声波分散得均一溶液；S4：将均一溶液置于100~200℃的反应釜内反应2~10h，冷却，洗涤，干燥后即得。本发明提供的制备方法可成功制备得到高活性和高稳定性的可见光响应抗生素降解光催化剂，工艺简单，可广泛推广应用。

技术领域

本发明属于光催化领域，具体涉及一种石墨相氮化碳/稀土钼酸盐异质结光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

抗生素污染问题越来越受到人们的广泛关注。虽然抗生素在环境中通常具有较短的降解半衰期，然而，由于抗生素在医用、畜禽养殖和水产养殖中的大剂量高频使用，使其在环境中亦表现为“持续存在”的状态，因此将该类污染物视为“假”持久性环境污染物。目前,我国地表水中含有68种抗生素，且浓度较高，排在前几位的是磺胺类、喹诺酮和头孢菌素等,研究证明被抗生素污染的非水源地水体通过生态循环极有可能导致人体细菌耐药性增大。故此，对于水体环境中抗生素污染问题的研究及消除迫在眉睫。

光催化氧化降解技术因其可以在温和的环境下使有机污染物进行快速有效降解，且不产生二次污染而备受关注。当前抗生素光催化降解之关键在于高效“可见光”光催化材料的发展，而“异质结构”复合光催化材料成为了最新发展方向。稀土钼酸盐半导体光催化剂以其独特的电子结构、优良的“可见光”吸收能力、较高的稳定性以及对难降解有机污染物具有高效的降解能力而引起了广泛关注。类石墨氮化碳（g-C₃N₄），由于其对可见光响应强，而且具化学稳定性高、光催化性能高、价廉低毒等优点，同样受到光催化领域的青睐。

最近几年，人们利用氮化碳良好的可见光吸收能力和较高的导带位置，已经开发了一系列氮化碳敏化无机半导体异质结光催化剂。“氮化碳/无机半导体”异质结光催化剂已经逐步应用于多种典型抗生素的降解研究并取得了一定的进展，但是基于环境抗生素降解的研究仍然缺乏系统性和深度，仍未从根本上解决抗生素废水的光催化降解的科学及技术难题（例如可见光降解活性低、稳定性差等）。

因此，高效的“可见光”响应型抗生素降解光催化剂的开发仍然是今后光催化科学的研究焦点和核心问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中抗生素废水的光催化剂的可见光降解活性低、稳定性差的缺陷和不足，提供一种石墨相氮化碳/稀土钼酸钠盐异质结光催化剂的制备方法。本发明提供的制备方法可成功制备得到具有高活性和高稳定性的可见光响应抗生素降解光催化剂，工艺简单，可广泛推广应用。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的石墨相氮化碳/稀土钼酸钠盐异质结光催化剂。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的石墨相氮化碳/稀土钼酸钠盐异质结光催化剂作为光催化剂在降解抗生素废水中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨相氮化碳/稀土钼酸钠盐异质结光催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1：将钼酸钠和稀土盐溶解于水中得混合溶液，所述混合溶液中钼酸钠的摩尔浓度为 0.01~0.5mol/L，稀土盐的摩尔浓度为0.005~0.25mol/L；

S2：搅拌状态下加入乙二醇，所述乙二醇与钼酸钠的用量比为200~10000mL/mol；

S3：加入无孔石墨相氮化碳，超声波分散得均一溶液，所述无孔石墨相氮化碳与钼酸钠的用量比为10.44~849.20g/moll；