[发明专利]一种C/Co3O4/BiVO4复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种C/Co₃O₄/BiVO₄复合光催化剂及其制备方法和应用，属于环境材料制备技术领域。

背景技术

四环素类抗生素水溶性较好，经体内代谢大部分以原形排出，最终进入城市的污水处理系统中，而各种污水处理过程对污水中的这些物质不起作用或作用很少最终被排放到环境中，对环境污染构成潜在威胁，它们在环境中不易发生生物降解，因而容易在水环境中储存和蓄积，它们在地表水中已被频繁检出。因此，对环境中四环素的去除显得尤为重要。

在众多治理水污染的方法中，光催化技术由于其自身的优点而显得较为突出， 利用光催化技术不仅降低处理水污染成本，而且可以有效的将水体中的酚类污染物降解为对环境无害的小分子物质。其中光催化剂BiVO₄由于可以提高催化剂活性被广泛应用于复合催化剂，但由于其光催化效率较低，颗粒细小，使用过程中易流失，回收困难。因此，需要对BiVO₄进行改性，以提高其光催化活性。所以，在之前的基础上加入了Co₃O₄，将其与酵母菌所制备的碳材料结合，利用碳材料的可转移电子的特点，进一步提升光催化剂的活性。与此同时，由于Co₃O₄具有很好的磁性性能，因此可以有效地使催化剂从水中分离，提高了催化剂的可回收利用率，避免造成环境中的二次污染等问题。

碳质材料由于发达的内部孔隙结构、大的比表面积和表面存在大量的官能团,而有良好的吸附能力。然而，碳从水中分离比较困难，同离心和过滤相比，磁分离技术是一种快速有效地从水中分离纳米粒子的方法,这种技术的主要优点在于它能在短期内处理大量的废水且不产生污染物，如今有许多材料可以制备碳材料，本课题提出的以酵母菌为碳源制备磁性光催化剂既提高了回收利用率又提高了光催化剂的性能。如今有许多材料可以制备碳材料，但是选用酵母菌为碳源，有如下优势：（1）酵母菌自然界中分布广泛，种类繁多，廉价易得。（2）酵母菌对环境的适应性强,性能稳定，具有吸附重金属的能力，已经被广泛应用于有机废水和重金属废水的净化，这些特性也是将酵母应用于负载型光催化剂制备的结构和功能基础。因此，选择酵母菌为碳源既有创新又有其研究意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种C/Co₃O₄/BiVO₄复合光催化剂及其制备方法，并将其用于降解四环素。

本发明所述的C/Co₃O₄/BiVO₄复合光催化剂，以酵母菌为碳源制备，具有具有良好的光化学稳定性和磁性，易于回收，可用于环境中四环素类抗生素的降解。

本发明所述的C/Co₃O₄/BiVO₄复合光催化剂的制备方法，具体的，按以下步骤进行：

（1）纳米Co₃O₄ 的制备：

0.4mL铵溶液（NH₃·H₂O，25%）加入到25mL 1mM的乙酸钴（0.249g）水溶液中，接着搅拌15分钟。然后将溶液转移到一个50毫升聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，水热合成在150ºC进行3小时。不锈钢高压釜用流水冷却到室温后，所获得的产物进行离心分离，分别用离子交换水和乙醇洗涤3次，最后，将得到的样品在80ºC下在干燥炉中干燥。

（2）Co₃O₄/BiVO₄ 的制备：