[发明专利]一种酸敏控制型PAA@Ag/AgCl/CN复合光催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明属于环境材料制备技术领域，涉及一种酸敏控制型PAA@Ag/AgCl/CN复合光催化剂的制备方法及其应用；该方法首先制备片状g‑C₃N₄，在此基础上制备得到Ag/AgCl/CN复合光催化剂，加入乙醇和MPS的混合液中，在氮气保护下恒温水浴后，将产物离心并干燥，得到表面改性的二元材料；将丙烯酸和MBA加入到去离子水中，超声后加入表面改性的二元材料；搅拌后加入过硫酸铵，反应后的产物用去离子水和无水乙醇清洗、真空干燥得到PAA@Ag/AgCl/CN复合光催化剂。本发明不会造成资源浪费与附加污染的形成，操作简便，是一种绿色环保的复合材料；并且，实现了对周围环境pH值的可控性降解污水中抗生素的目的。

技术领域

本发明属于环境材料制备技术领域，具体涉及一种酸敏控制型PAA@Ag/AgCl/CN复合光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着大量医药消费和现代医药技术的快速发展，抗生素类药物的过度使用现象越来越严重，同时导致抗生素废水的污染影响日趋突显。残留在水体中的抗生素能够使微生物和细菌产生抗药性，扰乱周围环境以及生态系统。此外，大量研究表明在我们的日常饮用水中也存在大量抗生素，进而通过饮用水和食物链对人类健康形成潜在威胁。因此，迫切需要找到一条能有效处理抗生素残留的方法。

目前，去除抗生素的技术主要有常规处理技术、吸附、膜分离技术、光催化技术等。由于抗生素废水具有生物毒性大、含有抑菌物质等特点，传统的常规处理技术在处理这类难降解有毒有机废水，尤其是含残留微量抗生素的废水时效果较差；吸附技术具有易操作、低成本、高效率和不产生高毒性的副产物等优点，但其机械强度稳定性较差且难以回收再利用；膜分离技术为物理法，并未引入有毒、有害物质，在水处理工艺中颇受关注，但因为膜技术成本较高，且通量不大难以得到广泛的使用；光催化技术不仅方法简单、投资运行费用少，而且氧化能力强，降解速率高，适合广泛应用。此外，设计一种高性能的催化剂在光催化技术中是至关重要的。

g-C₃N₄作为一种新型二维半导体光催化材料，因其优异的物理特性和化学稳定性，易于修饰，丰富的原材料来源和低廉的价格，合适的能带结构，在光催化降解抗生素领域具有巨大的研究和应用价值。此外，片状g-C₃N₄比体相g-C₃N₄具有更大的比表面积，可以为反应提供更多的反应活性位点，以及催化剂和抗生素可以充分接触，从而提高催化剂的光催化降解性能。然而一种半导体的能力往往是有限的，因此需要选择一种合适的半导体与g-C₃N₄复合共同作用于光催化降解反应。氯化银具有光敏性，不仅可以改变g-C₃N₄的电子传输路径，而且能够增加载流子寿命，进而提高复合材料的光催化性能。

文献中已经报道了一种AgCl/g-C₃N₄催化剂，通过直接沉淀法制备得到，但是仍存在处理抗生素的过程中受周围环境影响严重的不足。因此，本研究发明了在处理抗生素过程中对周围环境具有可控性的光催化材料。本研究选用聚丙烯酸(PAA)作为智能高分子材料，可用于构建对酸敏感的智能响应型复合光催化材料，以实现光催化降解过程中对周围环境pH值的调节。此外，AgCl颗粒在光照射下会发生光腐蚀现象，PAA作为保护层可以封装AgCl颗粒以防止感光材料的损失。因此，聚丙烯酸修饰光催化剂不仅可以防止氯化银流失，而且还实现了催化剂对周围环境pH值的可控性，进一步优化了催化剂的性能，具有良好的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是解决光催化剂存在对周围环境的不可控性、光腐蚀严重、电子传输速率慢和电子空穴复合率高等技术缺陷，以化学沉淀法和乳液聚合法为技术手段，制备出酸敏控制PAA@Ag/AgCl/CN复合光催化剂，并将其应用于可控性降解抗生素。

为达到上述技术目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：