[发明专利]一种利用可见光响应半导体异质结杂化光电催化材料电极处理抗生素废水的方法

权利要求书

1.一种利用可见光响应半导体异质结杂化光电催化材料电极处理抗生素废水的方法，其特征在于，所述方法是以可见光响应半导体异质结杂化光电催化材料电极为阳极通过光电催化反应对废水中的抗生素进行处理；所述可见光响应半导体异质结杂化光电催化材料电极是以具有氧缺陷型二氧化钛纳米管为电极基底；所述氧缺陷型二氧化钛纳米管负载MOFs的衍生物；所述MOFs的衍生物为Ar-Fe₂O₃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧缺陷型二氧化钛纳米管具有氧空位；所述氧缺陷型二氧化钛纳米管实现了Ti³⁺的自掺杂。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述可见光响应半导体异质结杂化光电催化材料电极的制备方法包括以下步骤：

S1、将钛箔浸入到含有氟化钠和硫酸钠的电解质中，以石墨为对电极进行阳极氧化，得到非晶体TiO₂；

S2、将步骤S1中得到的非晶体TiO₂进行煅烧，得到二氧化钛电极片；

S3、将步骤S2中得到的二氧化钛电极片为工作电极，铂片电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，依次在硫酸钠溶液、硫酸铵溶液中还原，后在硫酸亚铁溶液中进行电沉积，得到Fe掺杂的氧缺陷型二氧化钛纳米管；

S4、将步骤S3得到的二氧化钛电极片放入N-N二甲基甲酰胺、1,3,5-均苯三甲酸、硝酸、氢氟酸混合溶液中实现MOFs在氧缺陷型二氧化钛纳米管上的自组装，得到可见光响应半导体异质结杂化光电催化材料电极。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述钛箔在使用之前还包括将钛箔依次在丙酮、乙醇中各超声处理15min～20min，后置于HF：HNO₃：H₂O＝1:3:6的化学抛光溶液中超声处理30s后静置30s，后在超纯水中超声处理15min；所述含有氟化钠和硫酸钠的电解质中氟化钠的浓度为0.3wt％～0.5wt％，硫酸钠的浓度为0.5mol/L～1mol/L；所述阳极氧化过程中控制电源的直流电压为20V；所述阳极氧化的时间为3h～5h；

所述步骤S2中，所述煅烧过程中的升温速率为5℃/min～7℃/min；所述煅烧的温度为400℃～500℃；所述煅烧的时间为1h～2h。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤为：

(1)将二氧化钛电极片为阳极，铂片电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，在0.1mol/L硫酸钠溶液中，-1.3V外加电压下还原10min～20min；

(2)将步骤(1)中二氧化钛电极片为阳极，铂片电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，在1mol/L硫酸铵溶液中,-1.5V外加电压下还原3s～5s；

(3)将步骤(2)中二氧化钛电极片为阳极，铂片电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，在300g/L硫酸亚铁溶液中沉积3min～10min。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S4的具体步骤为：

(1)将二氧化钛电极片浸入到N-N二甲基甲酰胺、1，3，5-均苯三甲酸、硝酸、氢氟酸的混合溶液中，在150℃下保持20h～24h；

(2)将步骤(1)中的二氧化钛电极片取出，洗涤，干燥，得到可见光响应半导体异质结杂化光电催化材料电极。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中N-N二甲基甲酰胺、1，3，5-均苯三甲酸、硝酸、氢氟酸的混合溶液中的N-N二甲基甲酰胺为30mL～50mL、1，3，5-均苯三甲酸为1.0g～1.5g、硝酸为0.27mL～0.30mL、氢氟酸为0.35mL～0.40mL；所述步骤(2)中，所述洗涤采用的是乙醇和超纯水；所述干燥在烘箱中进行；所述干燥的温度为60℃～80℃，所述干燥的时间为15min～20min。