[发明专利]一种g‑C3N4‑ZnO/HNTs复合光催化剂及其制备方法与用途

说明书

技术领域

本发明属于环境保护材料制备技术领域，尤其是一种g-C₃N₄-ZnO/HNTs复合光催化剂及其制备方法与用途。

背景技术

抗生素是由微生物(包括细菌、真菌、放线菌属)或高等动植物在生活生产过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类次级代谢产物，具有干扰其他细胞发育功能的化学物质。近年来，抗生素被广泛应用于人体医药卫生和畜禽疾病的预防和控制，由于绝大部分抗生素不能完全被机体吸收，约90％的抗生素以原形或代谢物形式经由病人和畜禽的排泄物排入环境，对土壤和水体造成严重污染。四环素类抗生素是目前世界上应用最为广泛的抗生素之一，同时也属于药物及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products，PPCPs)这一新兴污染物范畴中的一种，在水体、土壤等环境介质中有大量残留，对人体健康存在较大的威胁与隐患。因此，消除四环素类抗生素在环境中的残留问题已成为目前科研工作者迫切需要解决的重大问题。

半导体光催化剂作为近年来新兴的一种高效，绿色，环保的水污染控制技术，已经成为人们研究的热点。科研工作者不断在探索新兴高效的半导体光催化剂。常用的半导体光催化剂有TiO2、ZnO、CdS和AgX等金属氧化物。近年来，g-C₃N₄作为一种非金属光催化剂，以其较高的热稳定性和化学稳定性，适宜的能带间隙和简便的制备方法受到众多光催化研究者的青睐。通过制备含g-C3N4的复合光催化剂来降解去除水体中的有机污染物也成为目前研究的热点。

发明内容

本发明利用二次煅烧的方法，先制备出ZnO/HNTs前驱体，然后再次高温煅烧制备g-C₃N₄-ZnO/HNTs复合光催化剂。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种g-C₃N₄-ZnO/HNTs复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、ZnO/HNTs前驱体的制备：硝酸锌溶解后加入埃洛石纳米管(HNTs)，搅拌并加热蒸干，将所得固体研磨至粉末，煅烧，即得ZnO/HNTs前驱体；

S2、g-C₃N₄-ZnO/HNTs复合光催化剂的制备：将三聚氰胺在乙醇中加热搅拌，加入S1所述的ZnO/HNTs前驱体，搅拌并加热蒸干，将所得固体研磨至粉末，煅烧、研磨，即得g-C₃N₄-ZnO/HNTs复合光催化剂。

进一步，所述硝酸锌为六水合硝酸锌，所述六水合硝酸锌与所述埃洛石纳米管的质量比为(0.04～2)：1；

所述三聚氰胺和ZnO/HNTs前驱体的质量比为(0.05～0.53)：1。

进一步，所述六水合硝酸锌与所述埃洛石纳米管的质量比为0.2：1；

所述三聚氰胺和ZnO/HNTs前驱体的质量比为0.212：1。

在上述方案中，S1所述煅烧的温度为300～700℃；

S2所述煅烧的温度为520℃。

进一步，S1所述煅烧的温度为400℃

在上述方案中，所述g-C₃N₄-ZnO/HNTs复合光催化剂中g-C₃N₄所占质量百分比为5～100％。

本发明还包括通过所述g-C₃N₄-ZnO/HNTs复合光催化剂的制备方法得到的g-C₃N₄-ZnO/HNTs复合光催化剂，其特征在于，所述g-C₃N₄-ZnO/HNTs的形貌为层网状包覆的管状结构，沿最大长度方向的尺寸为10～40nm。

本发明还包括将g-C₃N₄-ZnO/HNTs复合光催化剂用于降解抗生素废水中的四环素。

本发明的有益效果：

(1)本发明利用g-C₃N₄-ZnO复合材料较高的可见光响应能力，通过埃洛石纳米管(HNTs)这一吸附能力佳，相对比表面积较大的优质矿物载体，更大程度提高了这种g-C3N4-ZnO/HNTs光催化降解污染物的效率。