[发明专利]一种双金属掺杂多孔磁性竹炭复合光催化材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种双金属掺杂多孔磁性竹炭复合光催化材料的制备方法，该方法是将竹粉加入到碱性甲醇溶液中，在60‑80℃下加热回流3‑6h后，冷却至室温，在反应产物中加入Bi(NOsubgt;3/subgt;)subgt;3/subgt;、FeClsubgt;3/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O，搅拌混匀后，置于反应釜中在密封、100‑140℃下反应20‑25h，冷却固液分离，固体干燥后置于氮气气氛、550‑650℃下煅烧3h，洗涤干燥后即得双金属掺杂多孔磁性竹炭复合光催化材料；该材料为介孔材料，在光催化降解抗生素的应用中表现出优良的催化活性，且其具有的铁磁性使催化剂可以100％回收，同时催化剂结构稳定，能循环重复使用，竹炭基质使催化剂具有优异的抗光腐蚀和抗氧化剂腐蚀的能力。

技术领域

本发明涉及一种双金属掺杂多孔磁性竹炭复合光催化材料的制备方法，属于有机污染物处理领域。

背景技术

随着全球工业化进程的发展，水污染引起了世界范围内的高度关注。多种有机污染物，如有机染料、抗生素以及内分泌干扰物已在水中被广泛检测到。水中有机污染物传统的去除方法是利用吸附剂将它们去除，然而吸附剂只能将有机物污染物从水相转移到固相，不能彻底将它们分解。因此，当前迫切需要开发出高效、绿色的方法来快速、完全地去除水中有机污染物。目前，已经开发出了许多技术来去除水中的有机污染物，其中高级氧化技术(AOPs)被认为是一种具有巨大应用潜力的水处理技术。高级氧化技术利用活性自由基将有机污染物彻底氧化分解为二氧化碳和水，效率高且不产生二次污染。

竹炭(BC)由于成本低、比表面积大、孔隙率和电导率高，在水环境修复中显示出很大的潜力。生物炭辅助的高级氧化过程(BC-AOPs)近年来对水中有机污染物的修复引起了越来越多的关注。然而，生物炭性能对催化性能的影响仍有待进一步探索，反应机理仍存在争议和知识空白，生物炭催化剂的循环使用与再生也相对困难。因此，有必要研发一种掺杂多个活性中心的竹炭复合催化材料，用于高效率降解水中有机污染物。

发明内容

本发明提供了一种双金属掺杂多孔磁性竹炭复合光催化材料的制备方法，该方法利用竹粉为碳源，采用溶剂热法和热分解法制备了一种铋、铁双金属掺杂的多孔磁性竹炭复合光催化材料(Bi-BiOCl-Fe₃N/BC)，将该复合材料应用在光催化降解磺胺类抗生素中，实验结果显示本发明双金属掺杂多孔磁性竹炭复合光催化材料对磺胺嘧啶显示出良好的降解能力，是一种良好的水处理材料。

本发明双金属掺杂多孔磁性竹炭复合光催化材料的制备方法是将将竹粉加入到碱性甲醇溶液中，在60-80℃下加热回流3-6h后，冷却至室温，在反应产物中加入Bi(NO₃)₃、FeCl₃·6H₂O，搅拌混匀后，置于反应釜中在密封、100-140℃下反应20-25h，冷却固液分离，固体干燥后置于氮气气氛、550-650℃下煅烧3h，洗涤干燥后即得双金属掺杂多孔磁性竹炭复合光催化材料。

所述碱性甲醇溶液是将N,N-二甲基甲酰胺添加到甲醇中，搅拌混匀后，加入NaOH，混匀后制得，其中N,N-二甲基甲酰胺与甲醇的体积比为1-3:2-4，NaOH与N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比mg:mL为1:1-2。

所述竹粉与碱性甲醇溶液的质量体积比g:mL为1:10-20。

Bi(NO₃)₃与竹粉质量比为1-2:1、FeCl₃·6H₂O与竹粉质量比为1-2:1。

所述竹粉为巨龙竹竹粉。