[发明专利]用于降解四环素的多孔GCN/Bi12

说明书

本发明属于纳米光催化材料制备和降解领域，涉及用于降解四环素的多孔GCN/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂的制备方法及其应用。包括多孔氮化碳合成、然后以多孔氮化碳为改性基底，制备多孔GCN/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂。本发明将所制备的多孔GCN/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂应用在可见光降解四环素上，取得良好效果，具有较高的催化稳定性。

技术领域

本发明属于光催化纳米材料技术领域，涉及一种多孔氮化碳(GCN)原位生长Bi₁₂O₁₇Br₂纳米片复合光催化剂的制备及其在四环素光催化降解的应用。

背景领域

近年来，四环素(TC)是四环素类抗生素中最基本的一类，广泛存在于水和土壤环境中，对人类和生态系统构成潜在的健康风险。据调查，水体中的抗生素污染非常严重，其中地表水甚至直接饮用水中都检出了四环素类抗生素。抗生素通常不会被完全吸收，最终会通过人类和动物的新陈代谢排入水中。残留的抗生素会诱发环境中耐药菌的繁殖和流行，是环境的一大隐患。人们正在开发各种方法来解决抗生素引起的问题。

氮化碳(g-C₃N₄)因其特殊的电子结构、良好的热化学稳定性和易于制备的特点而越来越受到人们的关注。但单体g-C₃N₄的比表面积小，光生载流子与电子空穴的复合率高，可见光利用率低，严重限制了其光催化活性。在此背景下，通过建立异质结构、杂原子掺杂和微观结构调整来提高g-C₃N₄的光催化降解效率。其中，g-C₃N₄的性能与其比表面积和孔隙结构有关。尿素煅烧可产生NH₃等气体，使g-C₃N₄在热聚合过程中产生孔隙，可有效提高其比表面积和改善孔隙结构。铋基光催化剂由于其层状结构和板状外观，在紫外和可见光区都具有良好的光催化活性。特别是，氧化卤化铋(BiOX，其中X＝Cl,Br,I和F)已被证明对有机污染物具有高度的光催化降解活性。但对于四环素有机物的降解效果很难进一步提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种可用于降解四环素的多孔GCN/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂的制备方法。本发明通过碱液调节pH一步水热合成了Bi₁₂O₁₇Br₂，在光催化降解方面表现出良好的活性。在此基础上，采用原位溶剂热法合成了多孔GCN/Bi₁₂O₁₇Br₂复合材料，并将其应用于可见光下的四环素(TC)光催化降解。两者通过比例调整，多孔GCN/Bi₁₂O₁₇Br₂复合材料活性有很大提升。

一种可用于降解四环素的多孔GCN/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)多孔GCN制备：称取尿素放入研钵研磨后放入氧化铝坩埚中。坩埚在管式炉中以2℃/min的速率加热至550℃，在空气气氛中加热4h。自然冷却至室温后得到淡黄色产物。将淡黄色的产物研磨后放入乙醇中超声2h，取上悬浮液超声2h。最后，将产品放入烘箱中，60℃烘干12h。