[发明专利]一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂、制备方法及抗生素的降解方法

说明书

本发明涉及一种铁钛酸铋‑石墨相氮化碳复合光催化剂、制备方法及抗生素的降解方法，其制备方法包括以下步骤：步骤1：制备铁钛酸铋纳米片；步骤2：将所述铁钛酸铋纳米片放入到无水乙醇中并混合均匀，之后加入石墨相氮化碳并进行超声波处理，以得到产物；步骤3：将所述产物洗涤、干燥后，即得到铁钛酸铋‑石墨相氮化碳复合光催化剂。本发明通过水热‑超声复合的方法制备铁钛酸铋‑石墨相氮化碳复合光催化剂，制备过程简单；同时以石墨相氮化碳修饰层状铁电材料铁钛酸铋来制备异质结光催化剂，利用异质结光催化剂的界面电荷分离效应，使得制备的铁钛酸铋‑石墨相氮化碳复合光催化剂在可见光下具有优良的光催化降解抗生素活性。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，特别涉及一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂、制备方法及抗生素的降解方法。

背景技术

光催化技术在治理环境问题和解决能源危机方面展现了独特的潜在应用价值，特别是在高效降解水体中抗生素方面极具优势。层状铁电材料，因其成本低廉、具有氧化还原能力及较高的光化学稳定性等特点，成为当前备受关注的光催化剂材料之一；其中最为常见的层状铁电材料有铁钛酸铋，其因晶体结构和电子结构的多样性、合适的能带结构和高的光生载流子移动性，被作为潜在的高效光催化剂材料。但是，铁钛酸铋因光生电子空穴容易复合，导致对太阳能的利用率低，光催化效率低；此外，铁钛酸铋的量子效率也严重限制了其进一步在光催化降解方面的应用。

人们在研究对铁钛酸铋等光催化剂改性的同时，也开始大力寻找其他类型的半导体催化剂，尤其是具有可见光响应的催化剂。近年来，石墨相氮化碳光催化剂因具有良好的热稳定性、化学稳定性和廉价的制备途径，而受到人们的青睐。但是，普通的石墨相氮化碳光催化剂因石墨相氮化碳的光生电子空穴容易复合，其光催化效率也很低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂、制备方法及抗生素的降解方法，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备铁钛酸铋纳米片；

步骤2：将所述铁钛酸铋纳米片放入到无水乙醇中并混合均匀，之后加入石墨相氮化碳并进行超声波处理，以得到产物；

步骤3：将所述产物洗涤、干燥后，即得到铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂。

进一步：所述步骤1具体为：

步骤11：将五水合硝酸铋、九水硝酸铁和钛酸四丁酯溶解于硝酸溶液中，搅拌均匀后得到混合物Ⅰ；

步骤12：向所述混合物Ⅰ中逐滴加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀后得到混合物Ⅱ；

步骤13：将所述混合物Ⅱ进行水热反应，待冷却后分离出沉淀物；

步骤14：将所述沉淀物洗涤、干燥后即得到铁钛酸铋纳米片。

进一步：所述五水合硝酸铋、所述九水硝酸铁和所述钛酸四丁酯的质量比为6:1:2.53。

进一步：所述硝酸溶液的浓度为4mol/L，所述氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L；所述硝酸溶液与所述氢氧化钠溶液的体积比为1:1。

进一步：所述水热反应的温度为180℃，时间为72h。

进一步：所述步骤2中所述超声波处理的时间为24h。

进一步：所述超声波处理时的温度为25℃。

进一步：所述步骤2中所述铁钛酸铋纳米片与所述石墨相氮化碳的质量比范围为5:1-20:1。

一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂，采用上述任一一种铁钛酸铋-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法制备而成。