[发明专利]一种光电催化快速脱氯降解氟苯尼考的催化剂及制备方法

说明书

本发明提供了一种光电催化快速脱氯降解氟苯尼考的催化剂：在二氧化钛纳米管阵列光催化剂(TiO₂NTS)上负载钯纳米颗粒，TiO₂NTS是光催化剂而且具有空心管状结构、比表面积大，是负载钯纳米颗粒可行的材料。制备TiO₂NTS是利用电化学氧化方法，再置于马弗炉烧至400～500°，4h后高温烧结为锐钛矿TiO₂NTS，然后配制5mmol PdCl₂水溶液，使用电化学工作站采用电位阶跃法电还原沉积钯，从而制备Pd/TiO₂NTS。在太阳光的作用下,TiO₂NTS产生羟基自由基可以降解氟苯尼考同时纳米钯可以在电催化环境下活化溶液中的H来进行还原脱氯，从而达到快速降解污染物的目的。该催化剂具有高效、无毒性、环保、易批量生产的特性,可以快速降解水中难去除的有机污染物，达到保护环境、净化环境的作用。

技术领域

本发明涉及属于环保技术领域，具体为一种光电催化快速脱氯降解氟苯尼考的催化剂及制备方法。

背景技术

自从1929年青霉素问世以来，抗生素已经成为改善人类和动物健康的利器。在一些国家，兽用抗生素通常也被添加到动物饲料中，以提高生长速度和饲料效率。人类和兽医使用的抗生素主要是通过尿液和粪便排出的，其中很大一部分是以未改变的活性形式排出的。在生活污水处理厂(WWTPs)、医院和牲畜养殖场的废水和污泥中加入抗生素，导致抗生素被释放到地表水和土壤等接收环境中。在不同的环境区划中，如WWTPs、畜牧农场、河流水和沉积物、土壤和地下水，已经报告了各种抗生素。环境中残留的抗生素可能会对非目标生物产生不良影响，污染食物和饮用水供应，并增加细菌抗药性。

氟苯尼考作为其中一种抗生素，是20世纪80年代由Sehering-Plough公司开发的新一代酰胺类醇类动物半合成抗生素。具有抗菌谱广、吸收性好、安全高效、体内分布广、无再生障碍性贫血的特点，对敏感菌引起的动物感染疗效显著。它已广泛应用于家畜、家禽和水产养殖。氟苯尼考及其代谢物在动物体内的残留不仅会危害动物源性食品的安全性和人体健康，还会与动物粪便一起排入环境中，危害自然生态环境。目前，氟苯尼考的研究有很多方面，包括在家畜上进行临床医学，研究体内代谢动力状态，以及分析药物残留在动物源性食品中等方面。氟苯尼考进入动物体内并从粪便和尿液中排出后，影响氟苯尼考在环境中降解及其降解速率的因素尚未见报道。我国目前对氟苯尼考的使用量每年大约在10000吨左右，这对于我国的自然环境及人类健康影响极大，对于氟苯尼考降解去除的工作量也是极大的。降解和去除此类抗生素尤为重要，对于水中污染物的去除目前大都使用生物处理法，但是生物处理法对抗生素的降解效果很小,所以本发明合成一种快速脱氯的催化剂，来净化水质，保护环境。

发明内容

本发明提供了一种光电催化快速脱氯降解氟苯尼考的催化剂及制备方法，一种稳定高效的催化剂，能够高效快速的在光电条件下以脱氯的方式降解氟苯尼考。

一种光电催化快速脱氯降解氟苯尼考的催化剂及制备方法，所述催化剂为负载纳米钯颗粒的TiO₂NTS的复合材料，制备方法为：选取商业钛丝，剪取40cm绕成螺旋状，分别用丙酮、乙醇、去离子水超声半个小时，然后放置在干燥箱里干燥。取出绕好的钛丝，做为阳极，铂网做阴极，在室温下恒电压30V，氧化8h，电解液是由质量分数2％的氢氟酸，溶剂是二甲基亚砜，氧化完成后立即取出来，烘干。氧化出来的是无定形态的二氧化钛晶体，性能比较差，本发明采用马弗炉在500°下煅烧4h，制备TiO₂NTS的锐钛矿形态二氧化钛，来提升它的性能。为了进一步拓宽材料的光电响应能力，本发明进一步修饰了二氧化钛纳米管，通过配制5mmol/L的PdCl₂溶液，钛丝材料为阴极，铂网作为阳极，多电位阶跃法均匀沉积纳米钯颗粒，贵金属钯的存在可以提高光电转化效率，催化效能，同时钯的还原能力强，钯能在氟苯尼考上催化加氢脱卤，在光电催化作用下，二氧化钛纳米催化剂在光照条件下，空穴将水中的氢氧根氧化成羟基自由基，氧化降解氟苯尼考，综上所述新型催化剂对氟苯尼考在光电催化下具有快速降解能力。