【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化材料、膜处理领域及环境治理领域，尤其是涉及一种降解抗生素的光催化复合膜及其应用。
技术介绍
1、盐酸四环素(tc)是最为常见的广谱抗生素之一，水环境中的tc有着广泛的来源，包括医疗制药废水、水产畜禽养殖废水和生活污水等。这些tc在进入水环境后导致生态失衡，不仅会对水生生物产生慢性毒理效应，破坏生态系统的能量传递链，还会与致病菌相结合诱导耐药基因的突变，最后通过环境中的各要素直接或间接的进入人体和动物体内，对人类生存环境和健康构成重大的威胁。因此水中的盐酸四环素污染的控制与消除已成为当务之急。
2、膜处理技术以其特定的透过选择性分离功能可有效拦截抗生素，将抗生素和水进行物相分离从而实现水体的净化，是应用较为广泛的水污染物处理方法之一。然而膜污染、膜孔堵塞和膜自清洁难等问题都会降低膜的处理性能，导致水通量显著下降、能源消耗成本增高和使用寿命缩短等现象出现，限制了膜分离技术的广泛应用。
3、而将光催化技术与膜分离技术相结合制备出光催化复合膜可有效的解决这些问题。与传统的单一光催化处理技术相比，光催化膜将物理分离和化学分解集中在一个单元内进行，将两者耦合不仅可以有效提高水中抗生素的降解效能，还能利用膜对光催化剂的支撑作用起到防止光催化剂浸出到水环境中造成二次污染，解决了光催化剂回收困难的问题。
4、然而光催化复合膜制备繁琐以及单一光催化剂性能不佳、能耗较高等问题都限制了其发展和应用。普通光催化剂对可见光的响应较低，电子-空穴对的湮灭速度较快，且表面电荷利用率低，使其对水中抗生素类有
5、bi基和in基半导体材料在光催化领域一直都被广泛关注，它们都拥有着成分简单、毒性较低、光催化稳定和光催化活性优越等特点。在bi的应用方面，cn107715901a提供了一种氧化银/碳酸氧铋复合光催化剂一锅水热制备的方法，采用了“一锅法”制备ag2o/bi2o2co3复合材料。但是这种复合材料并非z型异质结结构，而是将两个材料进行基本复合之后去降解污染物。此外，受限于流动相水体实验设计的高要求，该催化剂只是在传统的静态水相中进行污染物的降解，并不能很好的模拟流动水体的实际环境。而且，实际流动的水体所造成的光照时间、强度不足，粉末催化剂分散不均匀以及催化剂自身的流动损失都会使得污染物的降解效率大打折扣。
6、在in基的应用方面，cn109663603a提供了一种利用高效一维等离子效应的z型光催化剂及其制备方法和应用，将in(oh)3粉末于200-300℃下煅烧，得in2o3纳米棒后再降解四环素。该技术利用了z型异质结降解有机物的原理，即构造s1、s2两种材料，通过两种材料电势能的错位，使得复合材料产生更正的价带(vb)和更负的导带(cb)，再通过吸收光能使vb和cb上的空穴和电子与水和氧气产生自由基对有机物分子进行攻击降解。但是，该技术为了提高降解效率，还添加了第三种掺杂材料，利用了贵金属ag的等离子效应，通过这一效应扩宽了材料的光吸收范围和光催化活性，使得材料除紫外激活外还具备可见光的响应能力。这使得其制备过程复杂，并且成本明显提高，不利于工业化生产和广泛利用。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种bi2o2co3/in(oh)3异质结复合膜及其制备方法和应用。本专利技术将z型异质结光催化剂与pvdf膜通过真空抽滤进行结合，实现光催化降解与膜过滤的耦合，通过膜过滤过程的富集效果，增强催化剂的降解效能，同时利用光催化降解污染物解决膜污染问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种bi2o2co3/in(oh)3异质结复合膜，所述复合膜包括bi2o2co3/in(oh)3异质结和pvdf膜两部分；所述异质结负载于所述pvdf膜上；所述异质结为棉花状in(oh)3镶嵌在花状bi2o2co3上形成的z型异质结结构；
4、所述棉花状in(oh)3的直径为50-200nm；所述花状bi2o2co3的直径为5-10μm；所述bi2o2co3与in(oh)3的摩尔比以加入的前驱体金属源比值记为0.75-1：1.5-2。
5、进一步地，所述bi2o2co3/in(oh)3异质结通过真空抽滤负载于所述pvdf膜上，所述bi2o2co3/in(oh)3异质结材料通过一锅水热法合成。
6、进一步地，所述一锅水热法合成的具体步骤如下：
7、s1、将bi(no3)3·5h2o、in(no3)3·4h2o均匀分散于去离子水中，记为a溶液；同时，将c6h5na3o7和ch4n2o均匀分散于去离子水中，记为b溶液；
8、s2、将a、b两种溶液分别超声均匀后混合，并加入聚乙烯吡咯烷酮(c6h9no)n进行高速搅拌；
9、s3、高速搅拌均匀后，将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在150℃-180℃温度下水热反应10-15h；
10、s4、冷却后用乙醇和水洗涤，经分离和烘干后，即可得到bi2o2co3/in(oh)3异质结材料。
11、上述步骤中，按质量比，bi(no3)3·5h2o：in(no3)3·4h2o：c6h5na3o7：ch4n2o：(c6h9no)n＝1-1.2：0.5-0.8：1.5-1.8：0.4-0.7：1。
12、上述步骤中，a溶液中，bi(no3)3·5h2o和去离子水的质量比为0.015-0.02：1；b溶液中，c6h5na3o7和去离子水的质量比为0.025-0.03：1。
13、进一步地，所述通过真空抽滤将bi2o2co3/in(oh)3异质结负载于pvdf膜上的步骤包括：
14、m1、将5-35mg的bi2o2co3/in(oh)3异质结材料分散在50ml异丙醇/去离子水的混合液中，超声均匀后获得其分散液；
15、m2、采用真空辅助自组装方法在0.06-0.1mpa压力下，将含有bi2o2co3/in(oh)3异质结材料的分散液缓慢地抽滤到pvdf膜上，构建得到bi2o2co3/in(oh)3/pvdf复合膜。
16、上述步骤中，所述pvdf膜孔径为0.1-0.5μm。
17、上述步骤中，步骤m1中，异丙醇和去离子水的体积比为1-3：1。
18、本专利技术还提供了上文所述bi2o2co3/in(oh)3异质结复合膜的应用，将所述bi2o2co3/in(oh)3异质结复合膜用于降解抗生素。
19、进一步地，所述抗生素为四环素；所述抗生素存在于流动相水体中。
20、本专利技术有益的技术效果在于：
21、1、本专利技术首次将bi2o2co3/in(oh)3这两种材料搭配用于光催化降解。bi2o2co3和in(oh)3在电势能和能带隙上有着优异的匹配度，价带越正的bi2o2co3和导带越负in(oh)3是天然的z性异质结材料，可有效解决可见光响应低、电子传导率低及光生载本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Bi2O2CO3/In(OH)3异质结复合膜，其特征在于，所述复合膜包括Bi2O2CO3/In(OH)3异质结和PVDF膜两部分；所述异质结负载于所述PVDF膜上；所述异质结为棉花状In(OH)3镶嵌在花状Bi2O2CO3上形成的Z型异质结结构；
2.权利要求1所述的一种Bi2O2CO3/In(OH)3异质结复合膜的制备方法，其特征在于，所述Bi2O2CO3/In(OH)3异质结通过真空抽滤负载于所述PVDF膜上，所述Bi2O2CO3/In(OH)3异质结材料通过一锅水热法合成。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述一锅水热法合成的具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，按质量比，Bi(NO3)3·5H2O：In(NO3)3·4H2O：C6H5Na3O7：CH4N2O：(C6H9NO)n＝1-1.2：0.5-0.8：1.5-1.8：0.4-0.7：2。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，A溶液中，Bi(NO3)3·5H2O和去离子水的质量比为0.015-0.02：1；B溶液中，
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述通过真空抽滤将Bi2O2CO3/In(OH)3异质结负载于PVDF膜上的步骤包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述PVDF膜孔径为0.2-0.5μm。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤M1中，异丙醇和去离子水的体积比为1-3：1。
9.权利要求1所述的一种Bi2O2CO3/In(OH)3异质结复合膜的应用，其特征在于，所述Bi2O2CO3/In(OH)3异质结复合膜用于降解抗生素。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述抗生素为四环素；所述抗生素存在于流动相水体中。
...【技术特征摘要】
1.一种bi2o2co3/in(oh)3异质结复合膜，其特征在于，所述复合膜包括bi2o2co3/in(oh)3异质结和pvdf膜两部分；所述异质结负载于所述pvdf膜上；所述异质结为棉花状in(oh)3镶嵌在花状bi2o2co3上形成的z型异质结结构；
2.权利要求1所述的一种bi2o2co3/in(oh)3异质结复合膜的制备方法，其特征在于，所述bi2o2co3/in(oh)3异质结通过真空抽滤负载于所述pvdf膜上，所述bi2o2co3/in(oh)3异质结材料通过一锅水热法合成。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述一锅水热法合成的具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，按质量比，bi(no3)3·5h2o：in(no3)3·4h2o：c6h5na3o7：ch4n2o：(c6h9no)n＝1-1.2：0.5-0.8：1.5-1.8：0.4-0.7：2。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，宋雷，侯立安，许晓毅，封涛涛，李文嘉，秦波，李江，王涛，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：
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