[发明专利]质子化g-C

说明书

本发明属于环境材料制备技术领域，具体涉及质子化的g‑C₃N₄包裹竹茎炭球复合催化剂的制备及其应用。本发明制备质子化的g‑C₃N₄包裹竹茎炭球复合催化剂的方法具体如下：首先煅烧三聚氰胺制备质子化的g‑C₃N₄；然后，以竹茎为原料，采用两次水热反应制备竹茎炭球；最后，以竹茎炭球、g‑C₃N₄、PEG溶液为原料，水浴振荡制备得到质子化的g‑C₃N₄包裹竹茎炭球复合催化剂；并将该复合催化剂用于降解四环素。本发明采用的竹茎原料资源丰富，成本低廉，制备方法简单、绿色、环保，解决了大量资源的浪费和由此造成的环境污染；并且合成的催化剂对光催化降解四环素具有优异的性能，在降解四环素废水领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于环境材料制备技术领域，具体涉及质子化的g-C₃N₄包裹竹茎炭球复合催化剂的制备及其应用。

背景技术

全球每年有大量的生物质，来源于农林废弃物、动物粪便及工业和城市生活中产生的有机废弃物等。其中一部分被大自然腐化成了天然肥料，一部分被人类所利用，而大部分则是被直接焚烧，尤其在发展中国家和乡村地区。这些资源不仅被白白浪费，而且燃烧产生的CO₂、灰尘等对环境造成严重的破坏。因此，如何合理有效的将资源丰富、价格低廉、绿色、无毒的生物质转化为价值更高的碳材料等产品具有重大的实际意义。

目前，铋系、钽酸盐等系列的光催化材料都表现出了良好的光催化活性，但这些催化剂都含有金属，残留会造成二次污染。因此，新型非金属半导体石墨相氮化炭（g-C₃N₄）材料得到研究者的广泛关注，氮化碳具有可见光响应性好、化学性质稳定、不含金属等优良特性，这些优点使其在光催化降解有机污染物、光催化水制氢等领域受到广泛的关注。但是，作为单一半导体材料，体相的g-C₃N₄光生电子一空穴对复合率往往较高，进而导致光催化效率较低。生物炭具有丰富的官能团能够增加材料之间的键合力，以及碳材料的良好电子传输能力可以增加材料的催化活性。生物体载g-C₃N₄作为一种醛无机催化剂，相比金属等催化剂，具有绿色、无毒等优势。

通常，环境科学领域广泛关注的是Cd、Cu、Hg等重金属以及农药等有机污染与治理问题。但另一类生活性的化学物质也具有潜在生态风险，即药品及个人护理品。这一类化学物质被人们长期广泛使用，但近期才引起人们的关注。四环素作为四环素类抗生素中的典型药物，是一种广谱抗菌素，曾广泛用于人类与动物疾病的治疗，作用机制是其与受体的核蛋白体的30S亚单位结合，阻止氨酞基tRNA同核蛋白体结合，进而起到抑制受体生长的作用，达到治疗的目的。后来由于常见病原菌对本类药物耐药性普遍升高及其不良反应，目前在人类临床应用方面已受到很大限制。但是在在饲养业中，四环素由于具有广谱性、质优价廉的特点，同时，在低剂量添加时可以促进畜禽的生长，而高剂量使用时又可以用来治疗疾病，目前已经成为生产量和临床使用量较大的抗生素巨一。然而，四环素进入到动物体内后，大部分随生理代谢活动排出体外。在使用过程中，也会直接进入环境，如水产养殖等。因而会在土壤及水体中造成残留，从而产生一些潜在生态风险问题。因此，研究建立四环素废水处理技术十分迫切和必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，如：铋系、钽酸盐等光催化材料含有金属元素，成本高，残留会造成二次污染等，本发明以质子化的g-C₃N₄包裹于竹茎炭球表面制备复合光催化剂，并用于处理废水污染物中的四环素。

本发明提供一种质子化的g-C₃N₄包裹竹茎炭球复合催化剂的制备方法，具体的，本发明按以下步骤进行：