[发明专利]一种含有α和β晶型的氧化铋光催化剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于环境净化和环境的可持续发展技术领域，具体涉及一种含有α和β晶型的Bi₂O₃光催化剂及其制备方法与其在光催化降解环境中抗生素上的应用。

背景技术

抗生素是由某些微生物在生活过程中产生的具有抗病原体或其他活性的一类物质，可对许多细菌、霉菌、霉形体等起到抑制生长甚至杀灭的作用。长期以来，我国滥用抗生素的现象屡见不鲜。据世界卫生组织资料表明，我国住院患者和外科手术中抗生素使用率分别高达80%和95%，远远超过国际标准规定的30%和欧美发达国家的抗生素使用率22%~25%。过度使用抗生素会导致细菌抗药基因的基因频率增加，其结果就是导致了“超级细菌”的出现。“超级细菌”顾名思义，就是比一般细菌的抗药性强，人类体内“超级细菌”的数量越多，对抗生素的抗药性就越强。

抗生素主要通过微生物提取与人工合成的方式生产，其主要应用于医疗卫生行业，医院、药厂废水以及医疗垃圾内含有大量的抗生素，如阿莫西林、青霉素、红霉素、头孢安定等；其次应用于养殖业，包括水产养殖与牲畜养殖。抗生素可通过水体与土壤对环境造成污染，进而对动植物造成影响，具有一定的危害性。因此，有关抗生素应用的整治活动就显得尤为重要，倘若人们还对当前抗生素的应用危机视若无睹，那么人们终将要对自己的行为付出惨痛的代价。

目前，清除环境中抗生素的主要方法有吸附法、水解法、生物降解法和光催化降解法。其中光催化氧化作为一项绿色技术，在降解抗生素方面具有巨大的潜力。然而，以TiO₂为代表的氧化物存在着可见光利用率低和量子效率低等问题，而以CdS为代表的硫化物存在着严重的光腐蚀现象。随着我国废水排放量的增加以及废水组成的愈加复杂，寻找合适的光催化剂来降解环境中抗生素等有害物质就显得尤为重要。我国是抗生素生产大国，同时也是抗生素使用大国，抗生素污染形势严峻，光催化降解作为非生物降解的形式之一对抗生素的降解具有重大意义，探索合适的光催化材料用于光催化降解抗生素的任务更是刻不容缓。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有α和β晶型的Bi₂O₃光催化剂及其制备方法与应用，其所得催化剂催化效率高、使用寿命长、对环境友好，可用于光催化降解抗生素，且其制备成本低、生产工艺简单、可大规模生产。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Bi₂O₃光催化剂，其是由α晶型Bi₂O₃和β晶型Bi₂O₃构成的混合物，两者比例为1:10~10:1。

所述Bi₂O₃光催化剂的制备方法包括以下步骤：

1）将Bi(NO₃)₂·5H₂O溶解于HNO₃溶液中，形成硝酸铋溶液；

2）在步骤1）所得硝酸铋溶液中边搅拌边缓慢滴加Na₂CO₃溶液，滴加完后继续搅拌6 h，产生大量固体；

3）将步骤2）所得固体过滤分离，离心洗涤，干燥得Bi₂O₂CO₃；

4）将步骤3）所得Bi₂O₂CO₃在372 ℃~381 ℃下煅烧20~40 min，得到所述Bi₂O₃光催化剂。

其中，所用Bi(NO₃)₂·5H₂O、HNO₃与Na₂CO₃的摩尔比为2:5:18。

所得Bi₂O₃光催化剂具有较好光催化活性，可用于光催化降解环境中的抗生素，包括喹诺酮类抗生素（如环丙沙星，其结构式为：）、四环素类抗生素（如盐酸四环素，其结构式为：）、磺胺类抗生素（如磺胺噻唑，其结构式为：）。

本发明的显著优点在于：