[发明专利]氢化二氧化钛复合三维花球氯氧铋光催化剂及制备方法

说明书

本发明涉及氢化二氧化钛复合三维花球氯氧铋光催化剂及制备方法和应用，属于环境材料制备技术领域。称取定量五水硝酸铋，加入乙酸，通过磁力搅拌使其混合均匀，再加入甲醇，继续搅拌形成稳定溶液后，加入氨基葡萄糖盐酸盐，搅拌至完全溶解，再加入氢化二氧化钛，搅拌均匀，再将混合溶液体系转移至反应釜，在烘箱中加热，加热完毕后取出待其自然冷却，用去离子水与乙醇各洗涤三次，再置于烘箱中干燥，即得到氢化二氧化钛复合三维花球氯氧铋光催化剂。本发明实现了以氢化二氧化钛复合三维花球氯氧铋光催化剂降解抗生素废水的目的。

技术领域

本发明涉及氢化二氧化钛复合三维花球氯氧铋光催化剂及制备方法和应用，属于环境材料制备技术领域。

背景技术

抗生素是由微生物产生的在低浓度下能抑制或灭杀其他微生物的一类化学物质。目前被广泛使用的抗生素，按照化学结构可分为β-内酰胺类、喹诺酮类、四环素类、氨基糖苷类、大环内酯类、磺胺类等。长期以来，抗生素被大量地用于人和动物的疾病治疗，并以亚治疗剂量添加于动物饲料中，以预防动物疾病和促进其生长。但绝大部分抗生素不能完全被机体吸收，约有90％的抗生素以原形或者代谢物形式经由病人和畜禽的粪、尿排入环境，经不同途径对土壤和水体造成污染。盐酸四环素是一种广泛应用的广谱抗生素，同时也属于药物和个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products，PPCPs)中的一种，在水体、土壤等介质中有大量的残留，并且对人体有潜在的影响。因此，消除抗生素残留带来问题已是科研工作者迫切需要解决的重大问题。

氢化二氧化钛，又可称为黑色二氧化钛，是一种用商用二氧化钛P25进行氢化处理后得到的黑色纳米颗粒。量子点的粒径一般介于60～80nm之间，由于氧空位的存在，与商用二氧化钛P25相比，氢化二氧化钛的光吸收范围得到拓展，有利于产生更多的光生电子与空穴。氯氧铋是一种新型的半导体光催化材料，具有优异的光催化降解有机污染物的活性，化学性质稳定，催化活性强，无毒无害，具有广泛的应用前景，但是由于其带隙太宽，只能利用紫外光，而紫外光只占太阳光能量的4％。通过与氢化二氧化钛复合，可以极大提高其光吸收范围，并且增大其光催化活性。

发明内容

本发明以水热法为技术手段，制备出氢化二氧化钛复合三维花球氯氧铋光催化剂。

本发明按以下步骤进行：

(1)氢化二氧化钛的制备：

将商用二氧化钛P25(平均粒径为25纳米的锐钛矿晶和金红石晶混合相的二氧化钛)与硼氢化钠在密闭容器内混合，磁力搅拌使其混合均匀，然后将混合物转移到管式炉中，反应全程通氢氩混合气体保护，在300℃高温中保温3小时后反应物变为黑色，取出后洗涤、干燥，即得到氢化二氧化钛；

(2)氢化二氧化钛复合三维花球氯氧铋光催化剂的制备：

称取五水硝酸铋，加入乙酸，保持酸性环境抑制五水硝酸铋水解，通过磁力搅拌使其混合均匀，再加入甲醇，继续搅拌形成稳定溶液后，加入氨基葡萄糖盐酸盐，搅拌至完全溶解，再加入氢化二氧化钛，搅拌均匀，再将混合溶液体系转移至反应釜中，在180℃的烘箱中加热5小时，加热完毕后取出待其自然冷却，洗涤，干燥，即得到氢化二氧化钛复合三维花球氯氧铋光催化剂。

步骤(1)中，所述氢氩混合气体中，氢气体积占比为5％。

步骤(1)中，所述的商用二氧化钛P25和硼氢化钠的摩尔比为5：4。

步骤(2)中，所述的五水合硝酸铋和氨基葡萄糖盐酸盐的摩尔比为10：7。

步骤(2)中，保持酸性环境指加入乙酸使得整个反应过程中溶液体系的pH始终小于4。

步骤(2)中，甲醇的用量为能使五水硝酸铋、氨基葡萄糖盐酸盐和氢化二氧化钛完全溶解即可。

步骤(1)和步骤(2)中，干燥指置于70℃烘箱中干燥；洗涤指使用去离子水和乙醇各洗涤三次。