[发明专利]三氧化钨/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三氧化钨/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：将钨酸盐与蒸馏水混合，室温下搅拌，得到A溶液，将双氰胺加入到A溶液中，室温下搅拌，得到B溶液，将葡萄糖加入至B溶液中，室温下搅拌，得到C溶液，将C溶液于180～200℃水热反应18～20h，自然冷却至室温，离心，洗涤，干燥，得到固体；将固体于400～550℃煅烧3～5h，自然冷却至室温，得到WO₃/g‑C₃N₄复合材料。WO₃/g‑C₃N₄复合材料作为催化剂在无铁的光电类芬顿体系中使CIP在pH为2‑9的范围内仍保持较高的降解效率，弥补了含铁催化剂由于pH增加产生铁泥而导致的降解效率降低的缺陷。

技术领域

本发明属于处理有机污染物废水技术领域，具体来说涉及一种三氧化钨/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法。

背景技术

环丙沙星(CIP)是一种典型的氟喹诺酮类抗生素，不仅广泛用于农业和水产养殖，还广泛用于动物和人类医学。据报道，由于CIP的化学结构稳定，难以生物降解，CIP在水生生态系统中被广泛检测到，包括污水、河流、地下水以及饮用水。此外，已经证明CIP残留导致新的抗生素抗性基因和细菌的形成，这对公众健康和生态系统造成巨大的恐慌。因此，迫切需要找到高效去除CIP的方法，这对创造绿色和谐的生态环境大有裨益。

电化学高级氧化过程(EAOPs)广泛应用于去除持久性有机污染物。活性自由基的类型和产率是EAOPs的关键因素。主要的活性自由基或中间体包括e^-,h⁺,·OH,O₂,H₂O₂和·O₂^-。电芬顿(EF)工艺是通过氧气在阴极的双电子还原反应连续电生成大量H₂O₂继而产生·OH的良好来源，但是产率较低，无法将难降解的有机污染物完全降解。e^-,h⁺,·O₂^-可以通过半导体在光催化过程中产生，但是单一的半导体催化剂被光激发后，由于光生电子-空穴对的快速重聚，而导致光催化效率较低。设计异质结复合光催化剂可以有效避免这一缺陷。此外，在传统的电芬顿体系中，由于必须加入Fe²⁺(如不加铁就不发生芬顿反应，就没有羟基自由基产生)，当溶液的pH增加时，会产生Fe(OH)₃沉淀，导致降解效率减小。因此，设计无铁的光电协同催化体系显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的不足以及CIP难以生物降解的问题，本发明的目的是提供一种WO₃/g-C₃N₄复合材料的制备方法，该制备方法以钨酸盐为WO₃的前驱体，双氰胺为g-C₃N₄(石墨相氮化碳)的前驱体，通过先水热合成后干燥煅烧的方法制得WO₃/g-C₃N₄复合材料。

本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的WO₃/g-C₃N₄复合材料。

本发明的另一目的是提供上述WO₃/g-C₃N₄复合材料在降解CIP中的应用，以WO₃/g-C₃N₄复合材料为双功能催化剂(光和电)，碳毡为阴极，铂片为阳极，在外加电源的条件下，实现CIP的降解，降解率能够达到100％。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种WO₃/g-C₃N₄复合材料的制备方法，包括以下步骤：