一种光催化材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于化学催化剂技术领域，具体涉及一种光催化材料及其制备方法和应用。本发明专利技术通过对氮化硼中掺杂的氮化碳的用量和制备工艺进行调整，制备一种氮化碳修饰氮化硼光催化材料，所述光催化材料在光照条件下，能够快速去除水体中的典型新污染物，是一种具有节能效应的环境友好型光催化剂。本发明专利技术的制备方法采用交联和干燥两个简单工艺即可实现氮化碳修饰氮化硼光催化剂与纤维素滤膜的结合，具有原料少、合成工艺简单和重复性好的优点，还具有大规模生产的基本条件，以及较高的应用潜力和使用价值。用价值。用价值。

A photocatalytic material and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种光催化材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于化学催化剂
，具体涉及一种光催化材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近些年来，由于抗生素、激素及抗炎类药物用量的逐年增加，导致进入天然水源的新药污染物种类及数量持续增多，这不仅影响生态系统的健康、稳定，也会对供水安全产生不利影响。同时，研究表明，环境中的新药污染物具有诸如细胞毒性、基因表达和酶学反应等毒理学意义。所以，急需提高水处理技术，以应对新药污染造成的危机。
[0003]太阳光催化技术主要是将半导体光催化剂在自然光（太阳光）的激发下光生电子和空穴，产生具有氧化性的活性物种（如羟基自由基，超氧自由基和空穴等）来实现污染物的去除。目前研究表明，光催化剂/阳光催化体系具有广域氧化还原特性，能够快速去除水体中的多种典型新药污染物，是一种具有节能效应的环境友好型技术。同时，作为一种高级氧化技术，太阳光催化技术具有能耗低、反应条件温和、性能稳定和无二次污染等优点。正是由于其较高的污染物去除的能力，以及反应过程中不需要额外化学试剂或能量的增加，太阳光催化技术在众多领域得到了广泛的应用。
[0004]光催化材料作为光催化技术中的核心影响因素，其性能的高低直接影响光催化反应的效果。然而，现有技术中，光催化材料的应用却并不理想，主要有两方面的原因：1、粉末状的光催化材料难以从悬浮体系中分离和再利用；2、在实际应用于含有新型污染物的废水中，催化氧化效果一般，而且难以持久。
[0005]公开号为CN106140242A的中国专利公开了一种可见光响应型氮化硼修饰氮化碳催化剂，先将尿素和硼酸为原料制备氮化硼，再将氮化硼掺杂至氮化碳中，得到可降解水中的持续性污染物和染料的光催化剂。此专利中的催化剂虽然具有一定的催化性能，但是，催化持续效果仍然不能满足行业要求。同时，开发可分离、可再利用的光催化材料也是本领域亟待解决的技术问题。
[0006]基于此，针对环境水体中存在典型新污染物的残留问题，本专利技术提供一种光催化材料，以期实现对水体中典型新污染物进行有效去除。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术通过对氮化硼中掺杂的氮化碳的用量和制备工艺进行调整，制备一种氮化碳修饰氮化硼光催化材料，所述光催化材料在光照条件下，能高效去除水体中的污染物。
[0008]本专利技术还提供了上述光催化材料的制备方法。
[0009]为了实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种光催化材料的制备方法，包括以下步骤：将六方氮化硼、三聚氰胺溶解于无水乙醇中，超声处理30
‑
90min，然后在70
‑
80℃
的温度下搅拌至无水乙醇完全挥发得到混合物，将混合物在550
‑
600℃的温度下煅烧2
‑
4小时后，冷却至室温，得到黄色块状产物，研磨成粉末状，过筛网，即得粉末状氮化碳修饰氮化硼（CMBN）光催化材料。
[0010]上述制备得到的粉末状CMBN光催化材料作为光催化剂用于水体中有机污染物的催化降解。
[0011]具体的，所述六方氮化硼和三聚氰胺的质量比为（1
‑
2）：1；三聚氰胺与无水乙醇的用量比为1g：（15
‑
20）mL。
[0012]具体的，所述无水乙醇的用量为45
‑
60 mL。
[0013]具体的，过筛时使用的筛网为100目。
[0014]进一步的，本专利技术还提供了一种光催化膜的制备方法，包括以下步骤：将纤维素滤膜表面用水性聚氨酯湿润；在密闭空间中使用喷粉枪将粉末状CMBN光催化材料喷施于被浸润的纤维素滤膜表面，待纤维素滤膜表面的粉末状CMBN完全负载饱和后，置于50
‑
60℃的烘箱内进行烘干，得到CMBN光催化膜。
[0015]具体的，所述纤维素滤膜选自醋酸纤维素滤膜、硝酸纤维素滤膜和混合纤维滤膜中的一种或多种，其形状为薄膜状。
[0016]具体的，单位面积纤维素滤膜表面的CMBN负载量为（2.5
‑
4.5）
×
10
‑
3 g cm
‑2优选的，所述纤维素滤膜为醋酸纤维素滤膜，醋酸纤维素滤膜在水环境中具备柔韧性、耐久性、无害性等优点。
[0017]具体的，所述水性聚氨酯是以水作为分散介质的聚氨酯。
[0018]进一步优选的，每片表面积为157cm2的CMBN光催化膜负载0.5g的CMBN光催化材料。
[0019]上述方法先通过将制备得到粉末状氮化碳修饰氮化硼光催化剂附着在醋酸纤维膜表面制备得到具备良好光催化性能的光催化膜。
[0020]进一步的，本专利技术还提供了所述光催化材料作为光催化剂或者所述CMBN光催化膜在光催化降解水体污染物中的应用。
[0021]具体的，所述水体为生活污水、工业污水、农业污水、河流水或海水等。
[0022]具体的，所述污染物选自氟喹诺酮类抗生素、非甾体类抗炎药、磺胺类抗生素和有机染料的一种或多种。
[0023]优选的，所述氟喹诺酮类抗生素选自恩诺沙星、氧氟沙星、诺氟沙星和环丙沙星中的一种或多种。
[0024]优选的，所述有机染料为罗丹明B。
[0025]进一步的，所述光催化材料作为光催化剂或者所述光催化膜在光催化降解水体中污染物时能够实现重复利用，重复利用次数为1
‑
20次，具体可以为，1次、2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次、9次、10次、11次、12次、13次、14次、15次或20次。
[0026]进一步的，本专利技术还提供了所述光催化材料作为光催化剂或者所述CMBN光催化膜在光催化制备H2O2中的应用。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：1、本专利技术提供的氮化碳修饰氮化硼（CMBN）光催化剂，能够快速去除水体中的典型新污染物，是一种具有节能效应的环境友好型光催化剂。
[0028]2、本专利技术的制备方法采用交联和干燥两个简单工艺即可实现氮化碳修饰氮化硼光催化剂与纤维素滤膜的结合，具有原料少、合成工艺简单和重复性好的优点，还具有大规模生产的基本条件，以及较高的应用潜力和使用价值。
[0029]3、本专利技术的光催化膜能够用于解决现有技术中水体存在痕量污染物难以处理的技术缺陷。本专利技术采用该制备方法制得的光催化膜（CMBN光催化膜）可在光下有效降解水体中的污染物，且本申请的光催化膜具有易回收和重复利用的优异性能。
附图说明
[0030]图1为本申请实施例3制得的CMBN光催化膜的SEM图平面图；图2为本申请实施例1中粉末状CMBN光催化剂的瞬态光电流响应图；图3为本申请实施例1的CMBN光催化剂和实施例3的CMBN光催化膜的紫外漫反射光谱图；图4为本申请实施例1的CMBN光催化剂的hv
‑
（αhv)1/2图；图5为本申请实施例3制得的CMBN光催化膜降解超纯水和淡水养殖废水中的环丙沙星的降解动力学图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将六方氮化硼、三聚氰胺溶解于无水乙醇中，然后在70
‑
80℃的温度下搅拌至无水乙醇完全挥发得到混合物，将混合物在550
‑
600℃的温度下煅烧2
‑
4小时后，冷却至室温，得到黄色块状产物，研磨成粉末状，过筛网，即得粉末状氮化碳修饰氮化硼光催化材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述六方氮化硼和三聚氰胺的质量比为（1
‑
2）：1；三聚氰胺与无水乙醇的用量比为1g：（15
‑
20）mL。3.采用权利要求1或2方法制备得到的光催化材料。4.一种光催化膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将纤维素滤膜表面用水性聚氨酯湿润；（2）将权利要求3所述粉末状氮化碳修饰氮化硼...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖震钧，刘国光，陈平，吕文英，张誉丹，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：