[发明专利]一种g-C3N4/BiOI-pDA@PVDF光催化膜的仿生构建方法及其用途

说明书

本发明属环境功能材料制备技术领域，公开了一种g‑C₃N₄/BiOI‑pDA@PVDF光催化膜的仿生构建方法及其用途。本发明通过以聚多巴胺(pDA)改性PVDF粉末，采用冷冻浇铸法制备光催化膜，并用于去除溶液中的四环素(TC)。通过研究改性的PVDF粉末能有效的解决光催化剂与膜相容性问题，并进一步提高了g‑C₃N₄/BiOI‑pDA@PVDF光催化膜的催化性能。采用冷冻浇铸法使膜内部形成有序的晶格大孔结构，提高膜通量，提供更多的催化活性位点，有效提高了催化活性。同时将光催化技术与膜分离技术结合制备具有光催化功能的复合膜有效地减缓了膜污染，便于回收，优于粉体催化剂，得到实际性应用。

技术领域

本发明属环境功能材料制备技术领域，特指一种g-C₃N₄/BiOI-pDA@PVDF光催化膜的仿生构建方法及其用途。

背景技术

四环素(Tetracycline，TC)是一类能抑制细菌和微生物繁殖的化学物质，被广泛应用于医治人类和动物的各种细菌感染性疾病，如:支原体性肺炎、革兰阳性和阴性细菌感染等。然而，随着TC大量使用，经多种途径持续排放、累积在水体环境中，虽然对一些细菌微生物具有一定的抗菌活性，但是它也能诱导产生一些耐药性细菌，导致耐药微生物传播的问题，从而威胁到人类健康和生态系统的平衡。

目前，研究学者将光催化技术与膜分离技术结合制备的具有光催化功能的共混膜能有效地去除污染物，绿色环保。然而，采用传统共混改性方法制备的光催化膜中的纳米光催化剂由于分布不均，而且大量光催化剂嵌入到膜基质中，可能导致催化剂的催化活性位点减少，光催化效率降低。另外嵌入膜内的光催化剂可能会阻断膜通道，降低膜的通量。无机催化剂与有机聚合物界面相容性差，如醋酸纤维素(CA)缺乏活性官能团，从而导致膜的光催化活性降低，产生二次污染。因此，进一步提高膜的催化性能迫切需要突破。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出利用聚多巴胺(pDA)改性PVDF粉末，通过冷冻浇铸法制备共混光催化膜。通过研究改性的PVDF粉末能有效的解决相容性问题，采用冷冻浇铸法使膜内部形成有序的晶格大孔结构，提高膜通量，提供了更多的催化活性位点，有效提高了催化活性。

本发明的目的是拟用PVDF粉末、DA、g-C₃N₄/BiOI复合光催化材料制备了一种g-C₃N₄/BiOI-pDA@PVDF光催化膜，并将其应用于污染物TC的去除。本发明利用多巴胺(DA)聚合反应生成聚多巴胺(pDA)改性PVDF粉末后通过冷冻浇铸法制备大孔pDA@PVDF光催化膜。

一种g-C₃N₄/BiOI-pDA@PVDF光催化膜的仿生构建方法，包括如下步骤：

(1)类石墨相碳化氮(g-C₃N₄)的制备：

称取一定质量的三聚氰胺于半封闭的坩埚中，过夜烘干，然后用锡纸包好转移至程序升温马弗炉中，并以一定的升温速率加热至一定温度下煅烧一定时间，待自然冷却至室温后，取出，研磨成粉末状，得到g-C₃N₄；

(2)复合光催化剂g-C₃N₄/BiOI的制备：

称取一定质量的五水硝酸铋(Bi(NO₃)₃·5H₂O)和g-C₃N₄分散于无水乙醇中，超声处理。然后将一定质量的KI溶于去离子水中，在剧烈搅拌下逐滴加入上述混合溶液中。搅拌一定时间后，获得的溶液转移到高压釜中水热反应。所得产物离心，洗涤，干燥，得到复合光催化剂，记为g-C₃N₄/BiOI；