[发明专利]一种用于光催化降解抗生素的可磁分离的催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于光催化降解抗生素的可磁分离的催化剂，其特征在于，其以磁性铁酸锌为载体，并且所述磁性铁酸锌上修饰有氮掺杂碳量子点和碳酸银；所述氮掺杂碳量子点的质量分数为0.15%～0.20%；所述碳酸银的质量分数为20%～30%，所述铁酸锌为三维纳米球状，直径为100nm～150nm；所述氮掺杂碳量子点的直径小于10 nm；所述碳酸银为纳米颗粒状；所述用于光催化降解抗生素的可磁分离的催化剂通过以下步骤制备：

S1、将九水硝酸铁和六水硝酸锌溶于乙二醇中，得到第一混合溶液，并对所述第一混合溶液进行超声处理；

S2、将含醋酸钠的乙二醇溶液滴入所述第一混合溶液，得到第二混合溶液，并对所述所得第二混合溶液进行超声处理和搅拌处理；

S3、将得到的第二混合溶液进行水热反应，并依次进行清洗、过滤以及干燥处理，以得到前驱体；所述水热反应的温度为180℃～200℃；且所述水热反应时间为18h～20h；

S4、将得到的所述前驱体进行煅烧处理，以得到铁酸锌单体；所述煅烧处理中的升温速率为5℃/min～10℃/min；所述煅烧处理在温度为450℃～550℃进行；所述煅烧处理的时间为2h～3h；

S5、将所述铁酸锌单体与去离子水混合，并加入含氮掺杂碳量子点溶液的硝酸银溶液，进行搅拌处理；

S6、加入碳酸氢钠溶液进行反应，并依次经过清洗、过滤及干燥处理，得到铁酸锌/氮掺杂量子点/碳酸银复合光催化剂即所述用于光催化降解抗生素的可磁分离的催化剂。

2.根据权利要求1所述的用于光催化降解抗生素的可磁分离的催化剂，其特征在于，在步骤S1与S2中：所述九水硝酸铁、六水硝酸锌、醋酸钠和乙二醇的比例为6mmol：3mmol：9mmol：45mL；所述九水硝酸铁在乙二醇中的浓度为0.16mol/L～0.19 mol/L；所述六水硝酸锌在乙二醇中的浓度为0.076mol/L～0.096mol/L；醋酸钠在乙二醇中的浓度为0.8 mol/L～1.1mol/L；所述超声时间为30～60min；所述搅拌在转速为600r/min～1200r/min的条件下进行；所述搅拌时间为1～2h。

3.根据权利要求1所述的用于光催化降解抗生素的可磁分离的催化剂，其特征在于，在步骤S3中：所述干燥处理在温度为70℃～100℃下进行；所述干燥处理的时间为5h～10h。

4.根据权利要求1所述的用于光催化降解抗生素的可磁分离的催化剂，其特征在于，在步骤S6中，铁酸锌、氮掺杂碳量子点、硝酸银溶液和碳酸氢钠溶液的比例为100mg～300mg：5mg：10mL：10mL；所述硝酸银溶液浓度为0.4～0.6mol/L；所述碳酸氢钠溶液浓度为0.4～0.6mol/L；所述搅拌处理的转速为200rpm～400rpm；所述搅拌处理的时间为6h～10h。

5.权利要求1所述的用于光催化降解抗生素的可磁分离的催化剂在抗生素废水降解中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述抗生素为左氧氟沙星或盐酸土霉素。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：将催化剂与抗生素废水混合，得到混合液，并在黑暗条件下搅拌处理，达到吸附-解吸平衡后，将所述混合液在可见光条件下进行光催化反应，完成对水体中抗生素的处理；所述催化剂的添加量为每升抗生素废水中添加铁酸锌/氮掺杂量子点/碳酸银复合光催化剂0.6g～1.4g。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述抗生素在废水中浓度为5mg/L～20mg/L；所述搅拌处理的时间为30min～60min；所述光催化反应处理在波长大于400nm的光照下进行；所述搅拌处理在转速为550～600r/min下进行；所述光催化反应处理的时间为0～90min。