[发明专利]Au@CaIn2S4/HNTs复合光催化剂及用途

说明书

本发明涉及一种Au胶体颗粒修饰CaIn₂S₄/HNTs复合材料光催化剂及其用途，属于环境保护材料制备技术领域。CaIn₂S₄半导体材料作为光催化剂，利用Au的等离子体效应，在可见光下激发，通过与污染物分子的界面相互作用效应实现特殊的催化或转化，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的氧自由基，羟基自由基等具有强氧化性的物质，从而达到降解环境中有害有机物质的目的，该方法不会造成资源浪费与二次污染的形成，且操作简便，是一种绿色环保高效污染处理技术。

技术领域

本发明涉及一种Au胶体颗粒修饰CaIn₂S₄/HNTs复合材料光催化剂及其用途，属于环境保护材料制备技术领域。

背景技术

随着医疗技术与生物科学的飞速进步，抗生素的种类的得到急剧扩增，大致分为喹诺酮类(如环丙沙星、氧氟沙星和左氧氟沙星等)；磺胺类(如甲氧苄啶、复方磺胺甲噁唑等)和青霉素类(如阿莫西林)等。环丙沙星(CIP)作为氟喹诺酮的第二代产物，是一类广谱抗生素，广泛用于治疗人畜细菌感染。虽然这类药物能在生物体内被代谢，但高达90％的口服剂量是直接被排出体外的。此外，某种程度上，抗生素在工业生产过程中的排放也会引起环境污染。即使污水和地表水中的环丙沙星浓度很低，也能导致严重的抗药性。长期的低浓度抗生素的存在会对水体中的微生物群落造成影响，再通过食物链的传递作用影响高级生物，破坏生态系统平衡。由于传统的污水处理方法和工艺很难去除这类有机物，所以研究高效去除水体中环丙沙星等抗生素的技术与机理是当前研究热点之一。

光催化技术是一类新型绿色环保的水污染控制技术，近年来得到飞速发展，尤其是科研工作者不断在探索新兴高效的半导体光催化剂。利用贵金属特有的等离子体效应对复合光催化剂进行改性修饰，使其光电性能得到大幅提高，是复合光催化剂研究的热点。通过制备以贵金属修饰的复合光催化剂来降解去除水体中的有机污染物也具有广阔的研究前景。

发明内容

本发明以溶胶-凝胶法和水热法为技术手段，制备出Au胶体颗粒修饰CaIn₂S₄/HNTs(Au@CaIn₂S₄/HNTs)复合光催化剂。

本发明按以下步骤进行：

(1)多孔功能化HNTs预处理：

将埃洛石纳米管加入去离子水中，超声分散，过滤洗涤干燥，将收集后的HNTs加入100mL 2.5M H₂SO₄溶液中，90℃水浴加热12h，用去离子水洗涤、烘干并收集样品，所得到的样品即为多孔功能化HNTs。

(2)Au胶体溶液的制备：

将HAuCl₄·3H₂O(三水合氯金酸)水溶液加入去离子水中，并加热至95～100℃，再加入抗坏血酸水溶液，持续加热搅拌，待冷却至室温后，离心收集酒红色胶体即为Au纳米颗粒前驱体，将收集后的Au胶体颗粒重新溶解在水中，放入棕色容量瓶中备用。

(3)CaIn₂S₄/HNTs的制备：

将Ca(NO₃)₂·4H₂O(四水合硝酸钙)，In(NO₃)₃(硝酸铟)，硫代乙酰胺和步骤(1)中经处理后得到的多孔功能化HNTs置于玻璃烧杯中，加入去离子水磁力搅拌，将混合物搅拌均匀后转移到反应釜中加热处理，待其自然冷却至室温取出，洗涤、烘干并研磨，所得固体粉末即为CaIn₂S₄/HNTs。

(4)Au@CaIn₂S₄/HNTs复合光催化剂的制备：