[发明专利]一种基于铋单原子锚定碳三氮五的催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于单原子光催化剂制备与环境修复领域，公开了一种基于铋单原子锚定Csubgt;3/subgt;Nsubgt;5/subgt;催化剂的制备方法及其在紫外光下降解内分泌干扰物的应用。具体步骤如下：将硝酸铋乙二醇溶液逐滴滴加到3‑氨基‑1,2,4‑三唑溶液中，持续搅拌，使铋离子与3‑氨基‑1,2,4‑三唑充分配位。对得到的混合物进行真空干燥，直至得到固体产品，再将该固体产品在马弗炉中进行煅烧得到Bisubgt;1/subgt;/Csubgt;3/subgt;Nsubgt;5/subgt;催化剂。本发明通过一步法制得的催化剂可在紫外光的作用下高效降解内分泌干扰物，对环境友好，可重复利用价值高。本发明是一种新的且具有降解效能的催化剂合成方法，工艺流程简单，可操作性强，光催化性质优异，在光催化领域具有较大的应用潜力。

技术领域

本发明属于催化剂制备与环境修复领域，特别涉及一种基于铋单原子锚定C₃N₅的催化剂制备方法及该催化剂在紫外光下降解内分泌干扰物的应用。

背景技术

随着社会经济的发展和人们生活水平的发展提高，健康成为了日常中人们最关心的问题之一。然而水环境中日益增长的新型的污染物尤其是内分泌干扰物却在无时无刻的威胁着人民的健康。所谓环境内分泌干扰物是指一种外源性物质，该物质的存在会对未受损伤的生物体产生逆向的健康影响，使生物体后代的内分泌功能发生改变。潜在的内分泌干扰物则是一种可能导致未受损伤的生物体内分泌紊乱的物质。所以需要开发绿色高效的技术手段来解决这一环境问题。

目前，光催化技术可以实现光能和其他能量形式的转换和利用，可以在常规可控条件下驱动一系列的化学、生物反应(有机污染物分解矿化、光解水制氢和光致细菌失活等)，在解决环境污染和能源短缺问题上有着其他技术所无法比拟的优势。其中利用光催化技术将环境中的内分泌干扰物进行催化降解是光催化技术在环境领域的重要应用之一。

单原子光催化剂由于其在提高光收集、电荷转移动力学和光催化体系表面反应方面的优势，已经成为光催化领域最活跃最前沿的研究方向。然而，目前单原子光催化主要用于二氧化碳还原、固氮以及有机合成方向。在光催化环境污染控制领域的应用较少，仅有以下几例，例如：Collado等在2017年报道了负载铁单原子的MCM-41，由于具有独特的质地、结构和光电性能及优异的稳定性，其展现了5倍于二氧化钛的光催化三氯乙烯(TCE)降解性能【Collado et.al.,Elucidating the Photoredox Nature of Isolated Iron ActiveSites on MCM-41.DOI:10.1021/acscatal.6b03208.】；2018年，Wang等报道，在g-C₃N₄上引入Ag单原子可以显著争强其光催化降解抗炎药naproxen性能【Wang et.al.,Novelternary photocatalyst of single atom-dispersed silver and carbon quantum dotsco-loaded with ultrathin g-C₃N₄ for broad spectrum photocatalytic degradationof naproxen.DOI:10.1016/j.apcatb.2017.09.055.】。前者所制备铁单原子光催化剂仅仅只能在紫外光下有响应(紫外光仅占整个太阳光谱的4％左右)，后者所得银单原子催化剂成本略高(贵金属银价格高昂)，这些缺陷使得它们在未来的大规模应用十分有限。因此，为了拓展单原子催化剂在光催化环境污染控制领域的应用，探索、研发新型的、光响应范围更宽的、廉价的高效单原子光催化剂迫在眉睫。

发明内容

为了拓展单原子催化剂在光催化环境污染控制领域的应用、研制新型高效单原子光催化剂，本发明首要目的在于提供一种基于铋单原子锚定碳三氮五(Bi₁/C₃N₅)催化剂的制备方法，

本发明另一目的在于提供上述方法制备得到的基于铋单原子锚定碳三氮五的催化剂。