[发明专利]一种可见光高效降解依诺沙星催化材料制备方法及应用

说明书

本发明属于环境污染控制工程技术领域，提供了一种可见光高效降解依诺沙星催化材料制备方法及应用。以片层铁镍双氢氧化物和改性g‑C₃N₄为前体，通过煅烧磷化法构建了g‑C₃N₄/FeNi/P异质结光催化剂，并将其应用于水体中依诺沙星的可见光高效降解。通过构建异质结结构可增加可见光下光谱响应范围，调控带隙结构。利用P的桥连作用可强化异质结催化剂的光生载流子迁移能力，提高光催化还原能力。本发明所制备的异质结材料40min内对依诺沙星的降解率可以达到99％。该光催化剂制备方法简单、原料来源广泛、价格低廉，易于规模化生产。

技术领域

本发明属于环境污染控制工程技术领域，涉及异质结光催化材料制备技术研究，具体而言是铁镍双磷化物与石墨相氮化碳异质结光催化材料的制备，特别涉及到应用该催化剂可见光高效、低耗降解依诺沙星方法的革新。

背景技术

依诺沙星（ENO）是第三代氟喹诺酮类抗生素，具有较好的治疗效果、过敏率低、可无选择性用于人类的细菌感染类疾病，但其在人体内难以被完全分解，通过代谢过程进入到环境中后，可在水体中长期存在，对生态系统和人类健康存在潜在风险。

催化法通过将太阳能转化为化学能，达到降解水中有机污染物的目的，相较于传统的生物法、化学还原等方法，具有绿色、可持续性和无二次污染等优点。该方法适合用于去除环境水体中ENO。近些年来，非金属半导体——石墨相氮化碳（g-C₃N₄）被发现具有合适的能带结构和优良的催化活性，是一种具有潜在实际应用价值的光催化材料。但传统方法如“Zhou 等人的Novel dual-effective Z-scheme heterojunction with g-C3N4, Ti3C2MXene and black phosphorus for improving visible light-induced degradation ofciprofloxacin”中制备的g-C₃N₄存在严重的π-π堆叠现象，导致光利用率低，光谱响应范围窄，光生载流子易于复合，比表面积低，反应位点少等问题，这极大地限制了g-C₃N₄的实际应用^[1]。基于上述问题，文章“Mesoporous carbon nitride–silica composites by acombined sol–gel/thermal condensation approach and their application asphotocatalysts”、“Stabilization of Single Metal Atoms on Graphitic CarbonNitride”、“A Facile Band Alignment of Polymeric Carbon Nitride Semiconductorsto Construct Isotype Heterojunctions”中分别通过形貌调控、金属或非金属掺杂和异质结构筑等方法提高g-C₃N₄光催化性能，虽然能够在一定程度上提高其光催化性能，抑制光生载流子复合，但仍无法满足光催化降解技术对光催化剂催化性能的需求。因此，本专利采用形貌调控和异质结构筑协同策略，通过软模板辅助磷化煅烧法在改性g-C₃N₄基底上构筑三元异质结，以P桥连铁镍双磷化物与改性g-C₃N₄，强化异质结界面电场间光生载流子的迁移能力，抑制光生载流子复合，同时形成的异质结能够有效提高光生载流子的氧化还原能力和拓宽光谱吸收范围，进而达到提高光催化材料降解性能的目的，实现高效、低耗降解环境水体中ENO的目的。

发明内容