[发明专利]一种钙钛矿催化材料及其绿色合成方法与应用

说明书

本发明公开了一种钙钛矿催化材料及其绿色合成方法与应用。本发明将氧化镧、碳酸锶和氧化钴混合球磨后煅烧制备出具有钙钛矿结构的镧锶钴材料，将该镧锶钴材料用于降解水中的抗生素。本发明制备的钙钛矿结构材料既可以通过活化过硫酸盐降解抗生素，也可以直接降解抗生素(暗反应)，不需要投加任何化学试剂和光；最终可以将抗生素降解为二氧化碳和水，TOC去除率将近90％。

技术领域

本发明属于绿色合成材料治理废水领域，具体涉及一种钙钛矿催化材料及其绿色合成方法与应用，尤其涉及一种用球磨和高温煅烧合成具有钙钛矿结构的材料催化，并用于降解污水中的抗生素。

背景技术

钙钛矿的材料由于其独特的结构表现出不同的物理化学特性，例如氧空位、的热稳定性、优异的电子电导率和氧化还原活性强等等，其中氧空位和氧化还原活性强就非常适合应用于催化降解抗生素的领域。而且一般钙钛矿是采用水热和高温煅烧相结合的工艺合成，但是这个工艺存在产生废水的问题，而选择绿色的球磨法和高温煅烧相结合就可以解决产生废水的问题。

抗生素造成的水污染已经成为一个全球性的环境问题。虽然抗生素在废水中检测到的浓度比较低，但是由于抗生素在环境中具有持久性，进而会对植物和动物的生长甚至人类健康产生威胁，因此，非常有必要研究新的绿色工艺去除抗生素。多西环素是一种常见的四环素类抗生素，对环境的污染范围比较广。最严重的是，现在不仅仅在地表水和地下水检测到多西环素，而且在饮用水中也检测到多西环素。这种现状促进了对绿色的新材料合成工艺的研究。同时，也有必要研究绿色的新废水处理技术代替传统技术解决水环境中的抗生素污染问题。

高级氧化工艺是一种经常用于解决水环境中多西环素污染严重问题的工艺，因为这个工艺可以产生大量的活性氧物质从而可以降解多西环素。但是这个工艺具有一定的限制性，因为这个工艺需要加光或者和一些化学物质，例如过氧化氢、过硫酸盐和臭氧等等。加光在实际应用中存在高能耗的问题，同时对催化剂的种类有限制，需要投入透光率高的催化剂。此外，投入化学物质也增加了实际应用中的费用。目前发现一个新工艺暗反应既不需要光，也不需要额外的化学物质，只需要在水中投入钙钛矿型的材料，水环境中的抗生素就可以得到降解。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种钙钛矿催化材料的绿色合成方法。本发明通过绿色球磨和高温煅烧相结合的工艺合成钙钛矿结构催化材料。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种钙钛矿催化材料。

本发明的再一目的在于提供上述一种钙钛矿催化材料在降解抗生素中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种钙钛矿催化材料的制备方法，包括以下步骤：

将氧化镧、碳酸锶和氧化钴混合并湿法球磨，球磨后所得产物进行干燥，然后置于850～905℃下煅烧6～7h，得到具有钙钛矿结构的镧锶钴材料。

优选的，所述氧化镧、碳酸锶和氧化钴中，La、Sr和Co的摩尔比为0.4～0.8：0.2～0.6：3；更优选，La、Sr和Co的摩尔比为0.5～0.7：0.3～0.5：3。

优选的，所述湿法球磨指在球磨介质和溶剂存在的条件下进行球磨，所述球磨介质和待球磨固体原料(氧化镧、碳酸锶和氧化钴总和)质量比为49：1，所述溶剂的体积与待球磨固体的质量比为8～10ml：3.5g。

更优选的，所述溶剂为乙醇或乙醇水混合物，其中水的体积占比不超过25％。

优选的，所述湿法球磨的时间为5～6h，球磨转速为800～900rpm。

优选的，所述煅烧的温度为890～905℃，时间为6～6.5h。

上述方法制得的一种钙钛矿催化材料。

上述一种钙钛矿催化材料在降解抗生素中的应用。