[发明专利]一种磁性还原氧化石墨烯/钨酸银复合光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种磁性还原氧化石墨烯/钨酸银复合光催化剂及其制备方法与应用。采用简单三步法合成：1、采用改进的Hummers’法制备氧化石墨烯；2、采用共沉淀法制备磁性还原氧化石墨烯；3、采用水热法制备磁性还原氧化石墨烯/钨酸银。本发明的磁性还原氧化石墨烯/钨酸银复合光催化剂可以有效的吸附‑降解水中残留的洛美沙星抗生素，具有较强的吸附效果和光降解效果、可以磁性回收循环利用、避免二次污染和较好的生物相容性。

技术领域

本发明涉及一种光催化材料合成技术领域，具体涉及一种可回收型磁性还原氧化石墨烯/钨酸银光催化剂的制备及应用。

背景技术

为了解决废水中抗生素污染问题，近些年来人们尝试过生物处理、污泥消化、吸附处理、光催化、化学氧化和膜处理等方法。但是单一的处理方式往往具有一定的局限性，因此将多种处理方法相结合去除抗生素得到了高度关注，其中吸附和光催化降解相结合被认为是用于去除水中抗生素污染物的简单、经济高效且很有前景的技术。

氧化石墨烯（GO），由sp²杂化的碳原子组成的六元环是其基本结构单元，具有比表面积大、机械强度高、吸附能力强、疏水性和热稳定性好等特性，在石墨烯边缘和基面上具有各种官能团，石墨烯结构中的离域π电子体系可与芳香基化合物形成强烈的π-π作用，因此对于含苯环的有机物具有较强的吸附作用。GO与N型半导体Fe₃O₄结合赋予材料磁性可回收的性质，使磁性还原氧化石墨烯成为一种较为理想的可回收型吸附载体。钨酸银（Ag₂WO₄）为N型直接带隙半导体材料，禁带宽度约为3.1~3.55 eV，目前已经作为一种重要的银基半导体光催化剂应用于光催化领域。由于Ag₂WO₄光生载流子的分离和迁移效率较差，所以将其与磁性还原氧化石墨烯结合以提高其光催化性能。洛美沙星（LOM）属氟喹诺酮类抗生素，具有抑制细菌DNA形成的功能，因此被广泛运用于人类和畜牧业中，但是大量洛美沙星在给药后往往没有完全被代谢掉，随着体液被排到环境中，并仍然保持其药理活性状态，对人类健康和环境带来极大威胁。随着抗生素应用的增加及滥用，洛美沙星及其他抗生素的耐药性引起了人们的广泛关注。

本发明制备的MrGO/Ag₂WO₄复合光催化剂，利用氧化石墨烯对洛美沙星的苯环结构具有较强吸附作用的特点，先将污水中洛美沙星吸附到催化剂上，并掺杂半导体Ag₂WO₄，Ag₂WO₄与GO、Fe₃O₄形成三元异质结，减少了电子空穴的复合率，提高光催化效率，同时Fe₃O₄的存在使催化剂在降解后可以快速，方便的回收，具有避免二次污染、便于循环利用、降低成本、操作便捷和经济效益高等优点，体现了创新精神与绿色化学的思想。

发明内容

本发明是为了解决现有材料在废水中降解洛美沙星时催化剂生物相容性差和难以回收等问题，提供一种可回收型磁性还原氧化石墨烯/钨酸银复合光催化剂来降解洛美沙星。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁性还原氧化石墨烯/钨酸银复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、Hummers’法制备氧化石墨烯

1）将浓硫酸、石墨、硝酸钠和高锰酸钾混合均匀，放入搅拌器中搅拌后升温进行预反应；

2）加入去离子水升温到90~100 ℃反应，反应后加入适量过氧化氢；

3）取出反应物用5%的盐酸溶液和去离子水洗涤至pH为7；

4）产物置于60 ℃真空干燥箱中烘干得到片状氧化石墨烯；

步骤二、共沉淀法制备磁性还原氧化石墨烯