[发明专利]一种用于降解抗生素的有机复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于降解抗生素的有机复合光催化剂及其制备方法，属于水中污染物处理技术领域。本发明中的方法通过还原乙酰化修饰尾孢菌素(CP)得到六乙酰基尾孢菌素(HARCP)，并通过一种简单的绿色方法将HARCP负载到羟基磷灰石(HAp)上，得到负载型光催化剂HARCP/HAp。HARCP/HAp在32W白光灯甚至太阳光的照射下，可产生超氧自由基，羟基自由基和空穴，与抗生素反应，从而达到降解抗生素的目的。通过合理的反应条件优化，采用本方法在光照下反应30min内，可以高达98.89％的降解率降解四环素。

技术领域

本发明涉及一种用于降解抗生素的有机复合光催化剂及其制备方法，属于水中污染物处理技术领域。

背景技术

在全世界所有销售的抗生素中约有73％的抗生素用于可食用动物，抗生素的大量使用会导致大量废弃的抗生素直接进入水环境中，而长期暴露在存在抗生素的环境中会导致生物体肠道菌群的失调，甚至会引起人体的肠道菌群的异常。

近年来，许多技术被开发出来用于抗生素的降解，比如吸附法，化学法，生物降解法，电化学法等，然而这些方法很难完全去除抗生素。光催化作用作为最近兴起的一种方法，因其效率高和可持续等优点而被广泛关注。尽管抗生素的降解可以通过光催化剂进行，特别是半导体光催化剂，如磷酸银、三氧化钨/钒酸铋等，由于其高昂的价格和重金属污染而限制了其应用。因此，开发一种低成本、环境友好的、在温和条件下使用低能量光源的光催化降解方法显得尤为可取和重要。

有机化合物作为光催化剂降解四环素是一种理想的选择，但是目前应用于降解抗生素的实例很少。尾孢菌素(CP)一种天然存在的苝醌类化合物，将其应用于光催化有机合成领域中有催化的效果，但催化能力一般。

发明内容

[技术问题]：

传统的吸附法，化学法，生物降解法，电化学法等很难完全去除抗生素。利用光催化剂进行光催化作用降解抗生素具有效率高和可持续等优点，其中以有机化合物作为光催化剂降解四环素是一种理想的选择，但是目前应用于降解抗生素的实例很少，还需进一步探索。尾孢菌素(CP)一种天然存在的苝醌类化合物，将其应用于光催化有机合成领域中有催化的效果，但催化能力一般。

[技术方案]：

针对上述问题，本发明提供了一种用于降解抗生素的有机复合光催化剂，本发明通过对尾孢菌素(CP)进行还原乙酰化修饰可得到六乙酰基尾孢菌素(HARCP)，再将HARCP负载到羟基磷灰石(HAp)上，得到负载型光催化剂HARCP/HAp。所制备的催化剂HARCP/HAp可以提高电子转移效率和电子-空穴对的分离效率，从而提高抗生素的降解效率。本发明首次以HARCP为光催化剂，并将其成功负载到HAp上，实现了在可见光照射下对不同种类的抗生素的完全降解。

本发明提供了一种制备有机复合光催化剂的方法，所述方法为：以尾孢菌素(CP)为原料，对尾孢菌素(CP)进行还原乙酰化修饰可得到六乙酰基尾孢菌素(HARCP)，再将HARCP负载到羟基磷灰石(HAp)上，得到负载型光催化剂HARCP/HAp。

在本发明的一种实施方式中，所述尾孢菌素(CP)进行还原乙酰化修饰可得到六乙酰基尾孢菌素(HARCP)的方法为：将尾孢菌素、乙酸酐、镁粉、N,N-二甲基-4-氨基吡啶加入到反应容器中，搅拌反应1～3小时；反应结束后再次加入乙酸酐，继续搅拌反应1～3小时；反应结束加入萃取剂进行萃取，然后过滤、取滤液浓缩、分离得到六乙酰基还原性尾孢菌素。

在本发明的一种实施方式中，所述尾孢菌素与镁粉的摩尔比为1：(4-100)。

在本发明的一种实施方式中，所述尾孢菌素与N,N-二甲基-4-氨基吡啶的摩尔比为1：(1-20)。

在本发明的一种实施方式中，尾孢菌素与乙酸酐的摩尔比为1：(10-1000)。

在本发明的一种实施方式中，通过溶剂法将HARCP负载到羟基磷灰石(HAp)上。