[发明专利]一种光催化降解微囊藻毒素的复合材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域：

本发明属于光催化环保领域，具体涉及一种催化降解微囊藻毒素的g-C₃N₄/BiOI复合可见光催化材料及其制备方法与应用。

背景技术：

随着大量富含营养成分的工业废水、生活污水及农田排水进入水体，导致自然界许多水体出现富营养化现象。蓝藻是一种广泛生长和浮游在水体中的有害藻类，微囊藻毒素(MC)是产毒蓝藻释放出的出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的一类藻毒素，威胁着水生动物和人类的健康。MC具有环状七肽结构，性质非常稳定，在高温300℃下仍不失活、不挥发，传统消除方法难以达到理想效果。常规的混凝-沉淀-过滤组合工艺对蓝藻胞外毒素消除基本没有效果，而且还会破坏蓝藻细胞而促使毒素释放；活性炭吸附、膜过滤以及介孔材料无法破坏MC有毒基团；高剂量的臭氧、氯以及高锰酸钾氧化方法成本高昂，去除过程中容易产生中间副产物，造成二次污染。因此，发展高效、安全、低成本去除水中MC的方法已成为环境科学研究中亟待解决的重要问题之一。近年来，国内外学者在降解微囊藻毒素方面开展了大量的研究工作，其中，以半导体光催化剂为核心的光催化处理技术因其无二次污染，对污染物去除彻底，安全稳定，成本较低等优点，已经被公认为最有前景的绿色环境净化技术之一，对降解微囊藻毒素具有较好的前景。

光催化主要是利用半导体光催化剂在光照射下产生活性物质与微囊藻毒素分子发生氧化还原使其降解的技术，因此开发高效稳定的半导体光催化剂成为光催化处理技术的关键问题。在研究的众多新型可见光催化剂中最有代表性的是卤氧化铋系列化合物，在BiOX(X＝F，Cl，Br，I)光催化剂中，BiOI禁带宽度最窄，约为1.8eV，在可见光区有很好的吸收。BiOI尽管在可见区有较强的光吸收，但在可见光下的光催化活性较差。现在有很多方法，如掺杂法、贵金属表面修饰法、与其他半导体形成异质结构等被用来提高BiOI的电子-空穴分离效率。其中，在复合半导体中形成异质结是提高光催化活性的一种非常有效的方法。制备异质结复合催化剂的报道很多，例如，Li等制备出高可见光活性的ZnWO₄/BiOI异质结，显著地提高了BiOI的光催化活性。Cao等制备出新型p-n异质BiOI/BiPO₄纳米复合物，其光催化活性明显高于单一相的BiOI和BiPO₄。最近，Ye等利用光沉积法制备出MnOx/BiOI复合光催化剂，表现出比BiOI更高的光催化活性。

类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种可见光响应的光催化材料，禁带宽度为2.7eV，因其独特的电子结构和能带结构、高的热稳定性和化学稳定性、良好的光催化活性等特点，受到全世界科研人员的广泛关注。本发明将新型窄带隙半导体BiOI与非金属有机半导体g-C₃N₄进行复合，制备得到g-C₃N₄/BiOI复合型可见光催化材料。到目前为止，关于g-C₃N₄/BiOI复合光催化材料对水体中微囊藻毒素(MC-LR)的报道还没有涉及。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种催化降解微囊藻毒素的g-C₃N₄/BiOI复合光催化材料的制备方法。本发明首先采用超声辅助水解法制备BiOI，再用固相煅烧法，通过煅烧BiOI和g-C₃N₄前驱体制备g-C₃N₄/BiOI复合可见光催化材料。所制得的复合光催化材料具有良好的可见光光催化活性，稳定且耐光腐蚀。

本发明的另一目的在于提供一种g-C₃N₄/BiOI复合光催化材料可见光降解微囊藻毒素的技术。该技术具有无二次污染，对污染物去除彻底，安全稳定，成本较低等优点，对降解微囊藻毒素具有较好的前景。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种g-C₃N₄/BiOI复合可见光响应光催化材料，是由g-C₃N₄和BiOI组成的复合光催化材料，复合催化材料中g-C₃N₄的质量比为50wt％～80wt％。

1、一种g-C₃N₄/BiOI复合可见光催化材料的制备方法，包括以下步骤：