[发明专利]一种基于多元复合材料可见光催化水体消毒的方法

权利要求书

1.一种基于多元复合材料可见光催化水体消毒的方法，其特征在于将二维纳米结构的锌锰铁氧体/纳米银/石墨烯多元复合材料加入到水体中，然后加入双氧水，在可见光照射下激发可见光催化反应，以消灭水体中的有害菌；反应结束后，磁分离回收水体中的锌锰铁氧体/纳米银/石墨烯多元复合材料，即得消毒处理后的净化水；

所述锌锰铁氧体/纳米银/石墨烯多元复合材料的制备方法包括以下步骤：

S1：事先将硝酸银溶解于水中后添加氨水获得银氨溶液，备用；将锌锰铁氧体加入到助溶剂中超声分散形成悬浮液，加入上述配制的银氨溶液，并在室温下搅拌10~30分钟后，加入硼酸钠还原剂，充分搅拌后将所得悬浮液转移至70~95℃温度的水浴锅中反应5~30分钟；反应结束后冷却至室温，离心分离，所得固体用乙醇水溶液洗涤后，干燥，然后在氮气气氛下于200-300℃温度煅烧0.5-2小时，即制得纳米银修饰的锌锰铁氧体复合物；

S2：采用Hummer法制备氧化石墨烯水悬浮液，再用硼酸钠部分还原氧化石墨烯得到GO分散液；将步骤S1所得纳米银修饰的锌锰铁氧体复合物加入到助溶剂中超声分散均匀，形成悬浮液A备用；将以上悬浮液A与GO分散液混合后在常温下搅拌12-48小时后，蒸发浓缩除去溶剂，浓缩液冷却至常温后离心回收固体，固体用乙醇清洗后干燥，即得二维纳米结构的锌锰铁氧体/纳米银/石墨烯多元复合材料；

步骤S2部分还原氧化石墨烯时，硼酸钠与氧化石墨烯的投料质量比为0.2~2:1；步骤S2中，氧化石墨烯与纳米银修饰的锌锰铁氧体复合物的投料质量比为1~10 : 100；

步骤S1中，硝酸银、硼酸钠还原剂和锌锰铁氧体的投料质量比为1: 0.1~1 : 4~40；

所述助溶剂为体积比1 : 0.5~2的乙醇-水混合液；步骤S1配制银氨溶液时，硝酸银与氨水中氨的质量比为3~8 : 1。

2.如权利要求1所述的一种基于多元复合材料可见光催化水体消毒的方法，其特征在于磁分离回收水体中的锌锰铁氧体/纳米银/石墨烯多元复合材料，是指反应结束后对水体施加外加磁场以加速锌锰铁氧体/纳米银/石墨烯多元复合材料的沉降，然后滤去上清液，即回收得到锌锰铁氧体/纳米银/石墨烯多元复合材料。

3.如权利要求1所述的一种基于多元复合材料可见光催化水体消毒的方法，其特征在于所述锌锰铁氧体的制备方法包括以下步骤：

1）将锌盐、锰盐和铁盐按照1~9 : 1~9 : 20的摩尔比溶于水中，加入柠檬酸，充分搅拌使混合液中的柠檬酸和Zn/Mn/Fe离子之间相互作用形成Zn/Mn/Fe-柠檬酸盐络合物；其中铁盐在水中的添加浓度为0.05~0.2 g/mL；柠檬酸在水中的添加浓度为0.1~0.4g/mL；

2）将步骤1）所得混合液转移至温度为50~80℃的水浴中，在持续搅拌下缓慢滴加浓度为0.1~0.4g/mL的氢氧化钠溶液，氢氧化钠与混合液中Zn/Mn/Fe三者总金属离子的摩尔比为3~8 : 1，搅拌反应30~120分钟，使混合液中的Zn/Mn/Fe-柠檬酸盐络合物转化为具有丰富柠檬酸盐表面活性的Zn/Mn/Fe复合氢氧化物；

3）将浓度为12~15M的氨水加入到步骤2）所得混合液中调节pH至10~13，于室温下搅拌10~60分钟后，将其转移至水热釜中，再将水热釜置于烘箱中并于160~250℃温度下水热反应4~8小时，反应结束后冷却至室温，离心分离出沉淀，所得沉淀用去离子水和丙酮洗涤后，即得所述的锌锰铁氧体。

4.如权利要求3所述的一种基于多元复合材料可见光催化水体消毒的方法，其特征在于步骤1）中，锌盐为六水硝酸锌，锰盐为四水硝酸锰，铁盐为九水硝酸铁。

5.如权利要求3所述的一种基于多元复合材料可见光催化水体消毒的方法，其特征在于步骤1）中，柠檬酸与混合液中的Zn/Mn/Fe三者总金属离子的摩尔比为0.8~1.5 : 1。