[发明专利]一种C3

说明书

本发明涉及一种C₃N₅/CLDHs复合异质结光催化材料及其制备方法，属于水环境污染物处理与功能材料技术领域。该C₃N₅/CLDHs复合材料是在C₃N₅上原位生长ZnAlBi水滑石并煅烧后制得；C₃N₅与CLDHs的质量比为1/1~1/20。此复合材料具有可见光催化降解抗生素，还原重金属离子等特点。可见光照下，C₃N₅/CLDHs‑1/10对Cr(VI)的催化还原速率常数分别是CLDHs及C₃N₅催化速率常数的10倍和7倍；同时，它对盐酸四环素的催化降解速率常数是对应CLDHs与C₃N₅的13倍和15倍。本发明制备的吸附‑可见光催化材料在绿色、高效治理实际混合污染物方面具有重要的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种C₃N₅/CLDHs复合光催化材料及其制备方法与应用，属于水环境污染物处理与功能材料技术领域。

背景技术

随着工业的迅速发展，环境污染日益加剧，其中水体污染成为急需解决的重要问题之一，而重金属铬(Cr)污染就是一种比较严重的水体污染。在废水中重金属Cr主要以Cr(III)和Cr(VI)两种价态形式存在，其中Cr(VI)的毒性约为Cr(III)的100倍，并且在自然条件下不易降解，非常容易被人体吸收，对人体健康有着严重威胁。同时抗生素的环境污染及其毒理效应亦是我国乃至全球所面临的重大环境问题之一，抗生素的积累会对生态平衡以及人类的生命造成危害，导致水体微生物产生耐药性，即使微量抗生素经长期暴露，也会对生态环境和人体健康造成威胁。四环素类抗生素(TC)又是目前使用最广泛、用量最大的抗生素种类之一，因其难以在环境中降解，对环境问题的威胁引发多个发达国家将其列为重要的环境问题，相关的研究也在广泛随之展开。

目前对Cr(VI)和TC常见的去除方法有：膜分离法、吸附法、化学沉淀法、电解法、光催化降解法等。在这些方法中，吸附法由于其成本低廉、效率高等优点而被广泛使用，同样吸附法也是抗生素废水处理中较为经济简便的方法之一。常用的吸附剂为层状双金属氢氧化物—水滑石，是一类结构类似于水镁石的二维阴离子黏土，其层板是由可调控的二价和三价金属阳离子构成，层间由可交换的阴离子来平衡电荷。水滑石由于其较大的比表面积、较好的离子交换性能和较好的热稳定性而备受关注。当水滑石在低温下煅烧后，会形成混合金属氧化物，由于水滑石的“记忆效应”，这种混合金属氧化物会在水溶液中恢复其层状结构，这种特性经常被用来吸附去除一些阴离子型污染物。

然而，在实际处理过程中，吸附剂的性质以及工艺条件(如温度、pH值)等因素都会影响其吸附效果，且矿物型吸附材料还存在易团聚，附着效率低，循环性差以及吸附剂吸附位点有限不能完全去除Cr(VI)和TC等缺点，并且吸附剂吸附后只是将污染物从水中转移，之后仍需要对吸附剂上的Cr(VI)进行一系列的处理，这使其难以成为有效的去除Cr(VI)和TC的方法。近年来，通过光催化将Cr(VI)还原为无毒的Cr(III)以及有效去除TC的方法也引起了人们的广泛关注。氮化碳通常指C₃N₄，是一种非金属有机半导体，由于其独特的二维层状结构、高热稳定性和易于制备等优点而引起了广泛的关注，然而其较宽的禁带宽度和较差的电荷分离效率往往难以满足实际需求。C₃N₅是一种新型的富氮型氮化碳材料，通过将更多的氮引入到C₃N₅的三唑网络中，基于三唑单元的C₃N₅表现出完全不同的氮化碳骨架和高热力学稳定性，比具有较少N含量的氮化碳具有更好的电子性能。为了提高光催化效果和Cr(VI)、TC的去除率，研究者们选择将光催化剂与具有吸附效果的吸附剂相结合，以此来实现吸附和光催化协同去除Cr(VI)和TC的混合溶液。