[发明专利]纳米Pd/C3

说明书

本发明公开了纳米Pd/C₃N₄/Fe₃O₄在光降解四环素中的应用。采用水热法制备了Pd/C₃N₄/Fe₃O₄磁性复合光催化剂，应用于光催化降解废水中的四环素。本发明优点为：(1)光催化材料制备所用原料易得、工艺流程简便；(2)光催化降解效果好，降解率达到98％；(3)反应结束后利用催化材料的磁性使其脱离反应体系，易回收循环利用。

一技术领域

本发明涉及复合纳米材料在光降解四环素中的应用，属于资源与环境技术领域。本方法适用于纳米Pd/C₃N₄/Fe₃O₄为复合纳米光催化材料、自然光照条件下，实现四环素的光催化降解的场合。

二背景技术

抗生素是二十世纪发现的神奇药物，作为抗菌药物和生长促进剂的药物，抗生素已广泛应用于医药和养殖行业[张致平.抗菌药物研究进展[J].中国抗生素杂志，2002，27：67-79]。然而自发现以来的几十年时间里，由于抗生素的滥用及其代谢产物进入水环境，它已经成为一种环境污染物，这些污染物具有流动性和难被降解的特性，稍有疏忽就由城市污水和养殖废水输送到自然水域，成为长期的环境安全隐患[R Huang，P Ding，D Huang，etal.Antibiotic pollution threatens public health in China[J].The Lancet，2015，385：773-774]，它们对环境、人类和动物健康的长期风险越来越引起人们的重视。据调查，我国农业土壤和养殖水体中普遍检出抗生素残留[曾巧云.中国农业土壤中四环素类抗生素污染现状及来源研究进展[J].生态环境学报，2018，27：1774-1782]，其中四环素类抗生素出现频率为最高。四环素类抗生素污染物在自然条件下稳定，环境中大量的残余容易产生耐药性强的细菌，对人体直接或间接的造成伤害，甚至进一步影响到整个生态系统。所以说，以四环素类抗生素为代表的污染问题俨然已成为严重的全球性威胁。面对形势严峻的污染现状，研究者们发现了一种利用太阳能进行能量再生和环境修复的理想技术。

光催化研究是涉及光的化学作用的化学分支，通常用于描述由紫外光(波长为100-400nm)可见光(400-750nm)或红外辐射(750-2500nm)引起的化学反应。1972年Fujishima和Honda发表的《TiO2电极上光解水》可以看做光催化应用的开端，自此以后，科学工作者们从各个领域对光催化行为进行了更深入的探索研究。很快被发展起来的是光催化降解技术，污染物吸附在光催化剂表面，在紫外光或可见光照射下，污染物被分解成二氧化碳和水等小分子。

光催化降解技术研究中最具挑战性和研究价值的方向是对光催化剂的研究。光催化剂(photocatalyst)或被称作光触媒，在光催化反应中光催化剂本身不会改变或在整个化学反应中被消耗。过去的十几年中，一大类半导体光催化剂，主要是过渡金属氧化物和金属有机配合物[Z Li，Y Zhi，P Shao，et al.Covalent organic framework as anefficient，metal-free，heterogeneous photocatalyst for organic transformationsunder visible light[J].Applied Catalysis B：Environmental，2019，245：334-342]得到蓬勃发展，为有效利用取之不尽的太阳能提供了可能。出于节能环保的考虑，不含金属的光催化材料对环境更为友好，科研工作者将目光转向了无机非金属材料，如石墨碳氮化物(g-C₃N₄)在紫外或可见光照射下具有光催化活性。

g-C₃N₄在水体中有出色的分散性，这意味着作为一种光催化材料它可以更高效的降解污染物，但是也为回收过程带来不便，本发明设计了磁性复合纳米光催化材料为解决这一难题提供了思路。

三发明内容