[发明专利]一种CdS/Fe3O4/C3N4复合光催化剂及制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于环境材料制备技术领域，具体涉及一种基于氮化碳的多元CdS/Fe₃O₄/C₃N₄复合光催化剂的制备方法复合光催化剂的制备方法及用途。

背景技术

在众多的抗生素中，四环素类抗生素是在世界范围内应用最为广泛的抗生素之一，最主要种类包括四环素、土霉素、金霉素等，由于抗生素能在不同程度上起到抗菌、杀菌和抑菌作用而被用于治疗各种疾病以及作为畜禽的生长促进剂投放到畜禽和水产养殖业。研究表明，无论人用或是兽用抗生素进入动物或人体内后,大约70％不能被吸收,而是被以母体化合物的形式直接被排出体外进入到环境中,对人体健康和生态系统构成潜在威胁。主要表现为：第一：导致病原性微生物的耐药性的增强。耐药性的增强使得大多数抗生素对致病微生物失去了敏感性，丧失了治疗疾病的效果。第二：抑制或杀灭水生环境中原有的微生物，破坏生态系统平衡。第三：损害机体的各项器官。进入水体后的抗生素通过食物链进入人体后，不仅会对人体的肝脏、肾脏带来负担而且还会对人体的一些正常细胞产生毒性甚至引发癌变。因此，对于四环素类污染物的去除已经日渐受到越来越多的研究学者的关注,所以,实现对四环素这种持久性有机污染物的有效去除、降低其在环境中存在的风险仍是长期以来亟待解决的问题。目前，对于该有机污染物的处理方法有很多，诸如，吸附法、生物降解法、微电解法，光催化等方法。其中，利用光催化技术去除有机污染物方面的研究已经取得一定进展。它是一种理想的绿色技术，可以将有机物降解为对环境无害的小分子生，甚至是二氧化碳、水等。

g-C₃N₄(氮化碳)是一类新型的有机光催化剂，g-C₃N₄是一种只含有C和N原子的特殊有机光催化半导体，属于窄禁带(2.7eV)可见光激发材料。它的发现可追溯到1834年Liebig 等(Liebig J.About some nitrogen compounds[J].Ann Pharm.1834,10,10.)合成的多种g-C₃N₄前驱体。但g-C₃N₄在光催化领域的应用则是在Goettmann等(Goettmann F,Fischer A,Antonietti M,et al.Metal-free catalysis of sustainable Friedel-Crafts reactions:direct activation of benzene by carbon nitrides to avoid the use of metal chlorides and halogenated compounds[J].Chemical communications,2006,43,4530-4532.)杂志上发表文章之后。2009年，Wang等(Wang X C, KazuhikoM,Arne T,et al.A metal-free polymeric photocatalyst for hydrogen production from water under visible light[J].Nature Material,2009,8:76-80.)报道了g-C₃N₄在可见光下可分解水产H₂以及光催化去除有机污染物的性能后而引起广大学者的深入研究，包括采取一系列的技术手段对g-C₃N₄光催化剂进行修饰改进，改善其光催化活性。(Zhu Z,Lu Z.Y,Wang D.D, Tang X,et al.Construction of high-dispersed Ag/Fe₃O₄/g-C₃N₄photocatalyst byselective photo-deposition and improved photocatalytic activity[J].Applied Catalysis B:Environmential, 2016,182:115-122.)。本文运用水热法合成具有可见光催化活性的三元CdS/Fe₃O₄/C₃N₄磁性复合光催化剂，该复合光催化剂不仅具有较好的磁性同时还大大增强了复合光催化剂对抗生素类污染物的接触，提高了催化剂对污染物的吸附，从而提高光催化活性。此外，我们选用 Fe₃O₄作为磁性材料。主要考虑其良好的磁分离特性降低经济成本，极大的提高了回收成本和二次利用率。