[发明专利]一种粘土-钙钛矿复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明属于能源化工领域，具体涉及到一种以粘土为载体、钙钛矿型化合物纳米颗粒为活性组分的纳米材料的制备方法及其光催化降解抗生素的应用。将硝酸镧、硝酸铁、硝酸铈、柠檬酸、粘土加入到去离子水中搅拌，然后转移到水浴锅中蒸发得到湿凝胶，干燥，煅烧，烘干研磨即得铁酸镧/粘土纳米结构复合材料。采用该复合材料光催化降解抗生素，利用(铈掺杂的)铁酸镧的高光催化活性，使抗生素在可见光下能够快速的分解；粘土载体在降解抗生素过程中，有利于抗生素分子的吸附，抗生素吸附到催化剂表面后与铁酸镧接触，在可见光的照射下抗生素分子分解产生其他活性物种。

技术领域

本发明属于能源化工领域，具体涉及到一种以粘土为载体、钙钛矿型化合物纳米颗粒为活性组分的纳米材料的制备方法及其光催化降解抗生素的应用。

背景技术

近年来，环境污染问题日益严重，能源紧缺问题也迫在眉睫。在面临上述两大危机的势态之下，人们展开了污染治理、保护环境的科学研究。以半导体为催化剂，利用太阳光催化氧化降解污染物质作为一种有效的治理污染方法，成为环境保护科学研究的一个热点。

四环素是一种广泛使用的抗生素，并已成为世界上使用量第二大的抗生素。四环素被大量的使用，特别是在发展中国家的过度使用和滥用会导致很多潜在的环境问题，四环素可以随着排泄的粪便和尿液进行代谢。因此，四环素广泛存在于水环境中，可以积累在生物群，生产多抗性环境中的细菌菌株。将四环素从废水和地表水中除去将是很严峻的挑战。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铈掺杂的铁酸镧/粘土纳米结构复合材料及其制备方法和用途，遴选合适的原料及配比使其能通过光催化降解抗生素，

本发明采用的具体技术方案为：

提供一种(铈掺杂的)铁酸镧/粘土复合材料，是以粘土为载体，在粘土上负载(铈掺杂的)铁酸镧后得到的复合材料，

本发明复合材料的组成通式表示为：μ％La_1-xCe_xFeO₃/Clay；式中，μ＝10-20，x取值为0、0.05、0.1、0.15或0.2；Clay为粘土载体，可以是凹凸棒石、埃洛石或海泡石，

(铈掺杂的)铁酸镧(La_1-xCe_xFeO₃)是一种典型的具有钙钛矿(ABO₃)结构的稀土复合金属氧化物，具有稳定的晶体结构,这有利于其应用于光催化降解；La_1-xCe_xFeO₃由于是颗粒状且粒径很小(小于10nm)，容易聚集，需要使用载体使钙钛矿粒子能够均匀的负载，以便能够提高活性组分的光催化性能。

本发明还提供了一种上述(铈掺杂的)铁酸镧/粘土复合材料的制备工艺，将硝酸镧、硝酸铁、(硝酸铈、)柠檬酸、粘土加入到去离子水中搅拌，然后转移到水浴锅中蒸发得到湿凝胶，干燥，煅烧，烘干研磨即得(铈掺杂的)铁酸镧/粘土纳米结构复合材料，

本发明采用一步溶胶凝胶法制备得到(铈掺杂的)铁酸镧/粘土纳米结构复合材料，反应过程简单，原料便宜易得，粘土具有较大的比表面积，可以使(铈掺杂的)铁酸镧较为均匀地负载在上面，能够提高该复合材料的催化性能，

其中，硝酸镧、(硝酸铈、)硝酸铁与粘土的加入量，按照(铈掺杂的)铁酸镧相对于粘土的质量比为1:5～1:8来计算，

上述的水浴温度为70～90℃，水浴时间为16～24h，煅烧温度为550℃～600℃。

本发明还提供了一种上述(铈掺杂的)铁酸镧/粘土复合材料的应用，即采用该复合材料光催化降解抗生素，利用(铈掺杂的)铁酸镧的高光催化活性，使抗生素在可见光下能够快速的分解。

本发明的有益效果在于：