[发明专利]一种多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明提供一种多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂的制备方法及应用，将二氰二胺与氯化铵混合超声溶于乙醇中，冷冻干燥，煅烧得到的混合物，得到多孔石墨相氮化碳，然后，将多孔石墨相氮化碳、六水硝酸铕和偏钒酸铵超声分散于乙醇中，冷冻干燥，得到光催化剂前驱体混合物，马弗炉中煅烧得到多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂。得到的光催化剂具有可见光响应能力强、稳定性好、光催化活性高等优点，制备方法简单、设备要求低、实验条件易控制。本发明利用多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂光催化降解水体中的抗生素，具有降解效率高、无二次污染、操作简单等优点，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，涉及一种多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂的其制备方法及应用。具体涉及一种利用多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂去除水体中抗生素的方法。

背景技术

随着社会的发展，环境污染问题日益突出。其中，抗生素污染不仅严重影响环境，而且容易引发生态风险。光催化水处理技术操作简便易行，光催化降解抗生素被认为是一种环境友好、没有二次污染的有效方法，在抗生素污染物处理中表现出良好的应用前景。石墨相氮化碳是一种非金属可见光催化剂，具有高化学稳定性、耐酸碱、易制备、廉价和便于改性等优点，在光催化领域应用前景广阔。但石墨相氮化碳还有可见光响应范围窄、光量子效率低、比表面积小等问题，导致其光催化效率低。将石墨相氮化碳与其他材料形成异质结，能显著提升其光催化性能。钒酸铕具有合适的能隙结构，可以与石墨相氮化碳形成Z型异质结结构，能显著提高其吸光能力、光生电子-空穴对的分离效率并拓宽其可见光响应范围，从而提高其氧化还原能力。因此在光催化技术领域展现出良好的可见光催化性能，具有传统光催化剂无法比拟的优势，对于进一步促进光催化技术在处理抗生素污染物中的实际应用具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂，该光催化剂吸光能力强、光生电子-空穴分离效率高、氧化还原能力强、稳定性好。还提供了一种多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂的制备方法，该制备方法简单、设备要求低、实验条件易控制。以解决现有光催化剂制备方法复杂，对设备要求高，且稳定性及催化活性较为一般的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂，所述多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂是以微米级多孔片层状石墨相氮化碳为载体，所述多孔石墨相氮化碳表面修饰有钒酸铕纳米颗粒。

上述的多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂，进一步改进的，所述多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂中多孔石墨相氮化碳与钒酸铕的质量比为100:1～100:30。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将二氰二胺与氯化铵混合超声溶于乙醇中，冷冻干燥后，置于马弗炉中煅烧，冷却至室温，研钵研磨成粉末，得到多孔石墨相氮化碳。

步骤二，将多孔石墨相氮化碳粉末、六水硝酸铕和偏钒酸铵超声分散于乙醇中，冷冻干燥，得到光催化剂前驱体混合物，马弗炉中煅烧得到多孔氮化碳/钒酸铕Z型光催化剂。

上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤一中，所述二氰二胺与氯化铵质量比为1:2～2:1；所述乙醇用量根据二氰二胺与氯化铵混合物质量，配置成固体物质浓度为4％～25％的溶液；所述超声溶解的时间为1～3h；所述冷冻干燥时间为16～36h；所述煅烧温度为500～600℃，煅烧时间为2～4h；所述研磨时间为15～30min。

上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤二中，所述多孔石墨相氮化碳粉末、六水硝酸铕和偏钒酸铵质量比为400:7.11:1.86～400:213.3:55.8；所述超声分散时间为1～3h；所述冷冻干燥时间为16～36h；所述煅烧温度为450～550℃，煅烧时间为2～4h；所述研磨时间为15～30min。