[发明专利]一种Co3O4纳米线光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及以CoCl₂为钴源制备Co₃O₄纳米线光催化剂，并将所制备得到的光催化剂用于光催化降解有机染污物的研究，属于环境材料制备技术领域。

背景技术

随着人类健康及生活质量的大幅提高，药品及个人护理品的广泛使用，其生产和使用对环境的负担较大。这类化学物质具有环境效应、遗传毒性效应和生理生态毒性，抗生素就是其中代表性化合物。抗生素是一类控制感染性疾病和预防、治疗动植物病虫害的药物，其不合理使用导致大量的残留物进入环境，对生态环境及人体健康带来了严重危害。同时其成分复杂，难于处理。其中四环素是最广泛使用的抗生素之一，其广泛用于动物疾病的治疗，但由于畜禽的不完全吸收导致大量的四环素通过动物粪便和尿液排出体外,而大量施用含四环素的畜禽粪肥可能会导致环境中四环素的累积，并可能导致了细菌耐药性，长期摄入人体会引起胃肠道刺激、二重感染、会形成四环素牙，会抑制婴儿骨骼发育，会引起严重肝损伤或加重原有的肾损伤，会引起光敏反应和前庭反应。

光催化技术作为一种高级氧化技术,可有效地降解废水中的有机物，具有应用范围广、氧化能力强、无二次污染等优点,在处理难降解且生物毒性大的抗生素废水方面具有广阔的应用前景。因此，我们制备了Co₃O₄纳米线光催化剂，该催化剂可以对水中较低浓度的污染物进行迅速的表面富集和净化，从而加快了光催化降解的反应速度，具有较好的光催化活性。

发明内容

本发明以水解法、高温煅烧法为技术手段，制备出Co₃O₄纳米线光催化剂。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种Co₃O₄纳米线光催化剂，所述Co₃O₄纳米线光催化剂为一维线条状结构；将0.1 g所述Co₃O₄纳米线光催化剂用于降解100mL、20mg/L四环素，在60 min内降解率达到了71%。

一种Co₃O₄纳米线光催化剂的制备方法，步骤如下：

将CoCl₂和尿素加入到去离子水中，恒温磁力搅拌反应，反应完毕后，将产品收集，洗涤，烘干，将烘干后的样品置于管式炉中，在空气条件下煅烧，得到Co₃O₄纳米线。

所述的CoCl₂、尿素与去离子水的用量比为0.1~1g：3g：50mL。

恒温磁力搅拌反应的温度为95℃，时间为8h。

所述煅烧的温度为300℃，时间为3小时，升温速率为2°/min。

实验通过控制改变CoCl₂的质量，同时保持其他参数不变，考察不同CoCl₂的质量对光催化活性的影响。最后，根据CoCl₂的用量，将所制备的样品标记为CoCl₂-0.1，CoCl₂-0.2，CoCl₂-0.3，CoCl₂-0.4，CoCl₂-0.5，CoCl₂-0.6，CoCl₂-0.8，CoCl₂-1.0。

本发明中所用的氯化钴、尿素、无水乙醇，均为分析纯，购于国药化学试剂有限公司。

本发明的有益效果：

本发明通过一步法成功制备了Co₃O₄纳米线，并成功将其作为光催化剂降解废水中的四环素的目的。方法操作简便且成本较低，是一种绿色环保的高效处理技术。

附图说明

图1为Co₃O₄纳米线的SEM图；