[发明专利]一种磷酸银/水热生物炭复合光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种磷酸银/水热生物炭复合光催化剂及其制备方法与应用。本发明提供的磷酸银/水热生物炭复合光催化剂，包括水热生物炭和分散于所述水热生物炭表面的磷酸银。本发明以水热法制备的生物炭为载体，具有更丰富的缺陷和含氧官能团，与磷酸银复合后，水热生物炭的引入改变了磷酸银的晶型结构，有利于对污染物的吸附；另一方面，加速了光催化剂中光生电子‑空穴的分离效率，增加了应用过程中的稳定性，并提高了光催化性能。结果表明，本发明的磷酸银/水热生物炭复合光催化剂，具有吸光能力强、光生电子‑空穴复合率低、光催化性能好、稳定性好等优点，能够用于光催化去除污染水体中的抗生素，且具有良好的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种磷酸银/水热生物炭复合光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，抗生素类有机污染物对水体的污染受到了人们的广泛关注。我国抗生素的使用量达到了药物消费量的30％，而抗生素在使用过程中并不能被完全吸收和降解，大部分被排放到自然环境中，污染地表水和地下水。环境水体中抗生素的检出率逐渐频繁，且浓度较高。在天然水体中，磺胺嘧啶的污染浓度高达1160μg/L，而在污水环境中，磺胺甲恶唑的污染浓度高达2390μg/L，可见抗生素早已成为一类新型污染物。而抗生素污染物具有高毒性、难被生物降解、易富集等特点，对生态系统造成严重危害。

目前传统的处理方法主要有物理分离法、化学氧化法以及生物降解法等。物理分离法只是将污染物从水体中分离，并未消除，后续处理过程比较复杂，易在处理过程中造成二次污染；化学氧化法需要不可逆地消耗氧化剂，某些情况下需要使用大量的氧化剂才能彻底氧化，不仅提高了处理成本，而且在氧化剂使用过程中容易出现安全问题；生物降解法不仅处理周期较长，而且在使用过程中对环境要求苛刻。针对以上方法的弊端，有必要寻求其他简单易行、降解彻底、成本低廉的解决思路。

光催化技术属于高级氧化法的一种，由于其高效、绿色、环保的特点，受到了研究者的关注。尤其是可见光催化技术具有二次污染少、反应条件温和、操作简单、能耗低等优点，是解决环境污染的一种优选节能环保方法。磷酸银作为一种自身能被可见光激发的材料在光催化领域备受关注。但是磷酸银在应用过程中存在光生电子-空穴复合率高、稳定性差、光催化性能弱等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷酸银/水热生物炭复合光催化剂及其制备方法与应用，本发明提供的复合光催化剂具有吸光能力强、光生电子-空穴复合率低、光催化性能好、稳定性好等优点，能够广泛用于光催化去除污染水体中的抗生素。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种磷酸银/水热生物炭复合光催化剂，包括水热生物炭和分散于所述水热生物炭表面的磷酸银。

优选的，所述磷酸银的质量百分含量为45.6～83.4％，水热生物炭的质量百分含量为16.6～54.4％。

本发明提供了上述方案所述磷酸银/水热生物炭复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将树枝粉末分散到水中后进行水热反应，得到水热生物炭；

将所述水热生物炭的分散液与可溶性银盐混合后，向混合体系中加入含磷酸根离子的溶液，进行沉淀反应，得到磷酸银/水热生物炭复合光催化剂。

优选的，所述水热反应的温度为180～200℃，保温时间为5～8h。

优选的，进行所述水热反应时，树枝粉末与水的固液比为(4～6)g：(60～80)mL。

优选的，所述可溶性银盐以银盐溶液的形式提供，银盐溶液中银离子的浓度为0.02～0.03mol/L；含磷酸根离子的溶液中磷酸根离子的浓度为0.1～0.15mol/L；所述可溶性银盐中银离子与含磷酸根离子的溶液中磷酸根离子的摩尔比为3:1。