[发明专利]一种三元复合光催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明涉及光催化剂，特指一种三元复合光催化剂及制备方法和应用。以Cu₂O/Bi₃O₄Cl作为载体，并在此载体上负载Ag得到具备较强光催化性能的Cu₂O/Ag/Bi₃O₄Cl复合光催化剂；该光催化剂利用可见光进行激发，并且有高的光利用率，其与污染物分子接触，相互作用实现催化或转化效应，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子，从而达到降解环境中有害有机物质的目的。

技术领域

本发明涉及光催化剂，特指一种三元复合光催化剂及制备方法和应用。是一种能够在可见光下降解四环素(TC)的光催化剂，利用简单的水热和还原法合成Cu₂O/Ag/Bi₃O₄Cl复合光催化剂，并将所制备的Cu₂O/Ag/Bi₃O₄Cl复合光催化剂应用于可见光下降解四环素。

背景技术

四环素类抗生素(Tetracycline)是由放线菌产生的一类广谱抗生素，包括金霉素、土霉素、四环素及半合成衍生物甲烯土霉素、强力霉素、二甲胺基四环素等，其结构均含并四苯基本骨架。四环素类抗生素能够抑制细菌蛋白质的合成，因此被广泛用于细菌感染疾病的治疗。

当四环素类抗生素进入人体后，难以被肠胃吸收，约75％以母体化合物的形式被排入污水。然而，现有的工艺只能部分去除四环素类抗生素，导致仍有相当数量的活性成分进入自然环境中。进入到环境中的抗生素会发生降解反应(抗生素的降解是指抗生素通过生物或非生物的过程使其从大分子化合物转化为小分子化合物，并最终转化为水和二氧化碳的过程)，但很难得到完全降解，而是产生一系列代谢及降解中间产物，这些产物往往具有更大的毒性。同时，环境中的四环素类抗生素普遍残留还会诱导微生物逐渐对其产生抵抗性，造成抗药性菌群的富集及抗性基因(antibiotic resistance genes，ARGs)的产生。因此，对四环素的完全降解与矿化已成为解决四环素污染的重要问题。

氯氧铋(Bi₃O₄Cl)是一种重要的金属氧化物，带隙宽度为2.7eV左右，是一种良好的可见光响应材料，目前，Bi₃O₄Cl在光催化降解污染物方面的研究已经被报道；但是，单一的Bi₃O₄Cl材料由于其较差的降解性能及其光生电子空穴分离效率较差等缺点导致其光催化活性和可见光利用效率并不理想。Cu₂O是一种良好的半导体材料，不同条件下制备的Cu₂O可能为n型或p型半导体。采用Cu₂O与Bi₃O₄Cl构成异质结可以明显的拓宽对光的吸收范围，但是依然存在光生电子与空穴复合率高、光的利用率等问题。

发明内容

本发明提供一种Ag修饰的Cu₂O/Bi₃O₄Cl复合光催化剂及其制备方法，并考察了其降解水中TC的应用，制备得到的Cu₂O/Ag/Bi₃O₄Cl有较高的光利用率，并且能够有效的降解低浓度的TC溶液。

本发明是通过以下技术手段实现上述目的。

一种Ag修饰的Cu₂O/Bi₃O₄Cl复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：Cu₂O/Bi₃O₄Cl的制备

先将Bi₃O₄Cl加入乙醇和去离子水的混合液中，随后超声机中超声分散；然后加入Cu₂O，搅拌后装入反应釜中，在170-190℃下水热6h。