[发明专利]一种Z型光催化剂ZnO/Fe2O3/g-C3N4的制备方法及应用

说明书

本发明属于可见光光催化剂技术领域，涉及石墨类氮化碳光催化剂，尤其涉及一种Z型光催化剂ZnO/Fe₂O₃/g‑C₃N₄的制备方法及。本发明首先以热缩聚法在管式炉中制备纯石墨类氮化碳，冷却至室温后碾磨成粉末；将石墨类氮化碳、硝酸锌和硝酸铁在去离子水中充分混合；然后加入碱溶液，使锌离子和铁离子完全沉淀在石墨类氮化碳的表面，实现固液分离后用去离子水和乙醇冲洗多次；最后将得到的粉末高温煅烧，冷却至室温后，即得。本发明制备过程反应条件简单，通过对石墨类氮化碳的改性，达到高效快速降解四环素。通过实验模拟去除含四环素的废水，结果表明，对四环素的光催化降解速率是改性前纯石墨类氮化碳的7.6倍，为实际应用提供了可靠的理论和实践支撑。

技术领域

本发明属于可见光光催化剂技术领域，涉及石墨类氮化碳光催化剂，尤其涉及一种Z型光催化剂ZnO/Fe₂O₃/g-C₃N₄的制备方法及应用。

背景技术

近年来，随着畜禽养殖业快速的发展，在带来经济发展的同时，养殖产业的污染物对环境也造成了严重的危害，污染物包括粪便污染以及治疗动物感染性疾病所使用的各种抗生素。所有的抗生素中，四环素类抗生素由于价格低廉在世界各国均大量使用，使用量占所有抗生素的一半以上，且其性质稳定，易于在环境中残留，短时间内难以完全降解。因此，亟需一种能高效、彻底无害化的去除四环素类抗生素的方法。

常用于去除水中有机污染物四环素的方法包括生物法、物理法、化学法和光催化法等，与其他方法相比光催化法具有催化效率高、能耗低和稳定性强，并且降解彻底不产生二次污染等优点，具有可观的应用前景。目前的光催化剂普遍存在对可见光的利用率低和光催化效率低等缺陷，所以，能高效降解水中四环素的光催化剂的研究显得尤为重要。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是公开一种ZnO/Fe₂O₃/g-C₃N₄ Z型光催化剂的制备方法。

技术方案：

一种Z型光催化剂ZnO/Fe₂O₃/g-C₃N₄的制备方法，首先热缩聚法在管式炉中制备纯石墨类氮化碳，冷却至室温后碾磨成粉末；将石墨类氮化碳、硝酸锌和硝酸铁在去离子水中充分混合；然后加入碱溶液，使锌离子和铁离子完全沉淀在石墨类氮化碳的表面，实现固液分离后用去离子水和乙醇冲洗多次；最后将得到的粉末高温煅烧，冷却至室温后，即得。

一种Z型光催化剂ZnO/Fe₂O₃/g-C₃N₄的制备方法，包括如下步骤：

a）将石墨类氮化碳前驱体置于马弗炉中，氮气气氛下500～600℃加热2～4.0h，优选550℃加热3h，升温速率为2.5～3.5℃•min^-1，氮气流量保持2～5L•min^-1，冷却至室温后碾成粉末，即为石墨类氮化碳；

b）去离子水中依次加入石墨类氮化碳、硝酸锌和硝酸铁，充分搅拌6～12h得到混合溶液，其中硝酸锌和硝酸铁的摩尔比为1：1～3：1，石墨类氮化碳、硝酸锌、硝酸铁和去离子水的固液质量体积比为1g：0.1～0.2g：0.005～0.1g：100mL，优选石墨类氮化碳、硝酸锌、硝酸铁和去离子水的固液质量体积比为1g：0.1g：0.07g：100mL；

c）将0.5～2mol/L的碱溶液缓慢加入上述混合溶液中，充分搅拌3～6h至沉淀完全；

d）将混合溶液离心分离，用去离子水和乙醇冲洗多次，80～100℃烘干，碾磨成粉末，得到锌铁层状双金属氧化物负载的石墨类氮化碳；