[发明专利]一种高效可见光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高效可见光催化材料及其制备方法和应用，涉及光催化材料技术领域。本发明将Ag@AgCl与海藻酸钙凝胶复合制备得到光催化材料Ag@AgCl/CA，该光催化材料呈小颗粒状，具有吸附能力强、光催化降解时间短、催化效率高、可见光波响应范围广以及易回收循环使用等优点。本发明制得的复合光催化材料Ag@AgCl/CA具有较好可见光吸收性能，在可见光条件下(λ≥420nm)具有高效降解土霉素废水的性能，在实际光催化剂生产中具有极大应用潜力。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，特别是涉及一种高效可见光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

近几十年，抗生素类药物已被广泛应用于药物治疗和畜牧养殖业，由此引发的潜在危害也引起了越来越多的关注。四环素类(Tetracyclines，TCs)是使用量最大的抗生素之一，其作为抗菌剂和生长因子被广泛应用于药物治疗和畜牧养殖业，每年有大量四环素类抗生素废水排入水体，其大量排放到环境中易造成药物残留。土霉素(oxtetracycline，OTC)又称氧四环素，是四环素类抗生素的一种，因其性质稳定的特点，难分解，从而造成环境污染。常规的物理吸附、化学沉淀、生物降解对于抗生素废水的处理都不是很理想。

光催化氧化技术作为一种新兴技术，对四环素类抗生素废水有很强的降解效果。当前，用于土霉素光催化水降解研究中，比较多的是采用TiO₂作为光催化剂及其复合光催化材料降解土霉素。然而TiO₂只对紫外光响应的性质限制了它对太阳能的利用效率和作为光催化剂的规模工业化应用。因此开发新型高效可见光催化材料，提高光能转换效率和拓宽催化剂光响应范围是目前光催化材料研究的热点。

近年来，作为新型可见光催化材料，Ag@AgCl引起了广泛的关注。Ag@AgCl因Ag⁰具有表面等离子体共振效应(SPR)而对可见光有明显的吸收。但Ag@AgCl粉体材料具有易团聚、比表面积较小、吸附性能较差的缺点限制了材料的应用，一般是通过与g-C₃N₄、V₂O₅、MoO₃等形成复合光催化材料来提高其光化学稳定性、光催化活性。但Ag@AgCl与海藻酸钙(CA)凝胶形成复合光催化材料用于抗生素的降解，尤其对土霉素的降解未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效可见光催化材料及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，实现在可见光波响应范围内对土霉素的高效催化降解，并使制得的催化材料具有易回收循环使用的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种高效可见光催化材料的制备方法，将Ag@AgCl与海藻酸钙凝胶复合制备得到Ag@AgCl/CA，即为所述高效可见光催化材料。

进一步地，制备方法包括以下步骤：将海藻酸钠与Ca²⁺进行交联，形成海藻酸钙凝胶，然后通过化学沉淀反应原位沉积AgCl，并通过光致还原制备得到Ag@AgCl/CA，即为所述高效可见光催化材料。

进一步地，制备方法步骤如下：

(1)将阳离子乳化剂与海藻酸钠于溶液中混合，超声分散；

(2)向步骤(1)制得的混合液中依次加入AgNO₃、Ca(NO₃)₂和NaCl，搅拌，静置，过滤，收集沉淀；

(3)将步骤(2)得到的沉淀加入水中，然后进行紫外灯照射，过滤，洗涤，冷冻干燥得到Ag@AgCl/CA，即为所述高效可见光催化材料。

进一步地，所述阳离子乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵。

进一步地，步骤(2)中所述静置的时间为4～8h。