[发明专利]一种具有双响应活性的Z型催化剂CdWO4

说明书

本发明涉及一种具有双响应活性的Z型催化剂CdWO₄/ZnFe₂O₄及其制备方法和应用。本发明采用等电点法和高温煅烧法得到CdWO₄/ZnFe₂O₄纳米粒子催化剂，结合紫外光‑微波协同作用，降解抗生素。本发明作为一种处理抗生素废水的新方法，具有降解效率高、速度快、成本低和无二次污染等优点，适合于大规模处理抗生素废水，可实现短时间快速彻底地降解抗生素废水。

技术领域

本发明属于催化降解领域，具体涉及采用等电点法和高温煅烧法制备Z型催化剂CdWO₄/ZnFe₂O₄及其在紫外光-微波下催化降解水中抗生素中的应用。

背景技术

抗生素是一类由微生物(包括细菌、霉菌及其他微生物等)或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的二级代谢产物，是具有干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。根据结构和作用机理的不同，常见的抗生素可分为以下几类：喹诺酮类、四环素类、磺胺类、β内酰胺和大环内酯类等。作为一种有效的抗生素，由于其广谱的抗菌活性、低毒性和低成本，四环素常被用作治疗人和动物的细菌感染。在使用抗生素治疗疾病、预防疾病的同时，其对应的抗性基因与耐药细菌也相应产生。抗性基因的产生速度远远大于人类研发抗生素的速度，因此“超级细菌”频频出现，耐药基因的产生和传播成为了备受关注的安全问题。细菌能够通过基因突变，表达自身潜在抗性基因，或者通过抗性基因的水平转移获得抗性。当微生物获得了抗性基因，就会通过基因的转导、接合、转化等方式在环境中进行传播扩散。目前，四环素抗性基因在我国及其他国家地表水、制药废水、养殖厂废水及其纳污水体、污水处理系统进出水中广泛检出。抗生素在环境中的降解主要分为生物降解和非生物降解，其中生物降解主要是通过微生物的作用降解抗生素，非生物降解主要分为光降解、水解和氧化降解，其中光降解就是利用紫外光、可见光等来降解抗生素，水解则是水环境中降解抗生素的主要途径，氧化降解则是利用强氧化剂氧化降解抗生素。

钨酸镉(CdWO₄)具有好的物理和化学稳定性，被广泛应用于医学的X-射线检测器。CdWO₄是一种宽带半导体(3.74eV)，有利于电子空穴对的分离，具有较高的光催化活性，加之其光学、结构特性及热稳定性，CdWO₄被认为是一种好的光催化剂。然而，宽带 CdWO₄只能吸收紫外光，若能将另一种半导体与其构成Z型体系，可拓宽其光响应范围。

铁酸锌(ZnFe₂O₄)具有好的可见光响应和卓越的光化学稳定性，是一种窄带半导体(1.92 eV)，可被用作光催化剂。此外，ZnFe₂O₄作为磁性材料，具有突出的磁性能，能够在微波照射下强烈吸收微波，因此，可被用作微波催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有紫外光-微波双响应活性的催化剂，充分利用微波和紫外光能，减小电子-空穴对的复合，从而提高催化剂的催化活性。

本发明的另一目的是利用具有双响应活性的Z型催化剂在紫外光-微波照射下催化降解水中抗生素。

本发明采用的技术方案是：一种具有双响应活性的Z型催化剂CdWO₄/ZnFe₂O₄，所述Z 型催化剂CdWO₄/ZnFe₂O₄由CdWO₄和ZnFe₂O₄制得，按粒子比，CdWO₄:ZnFe₂O₄＝1:(4～ 12)。