一种CNK-OH/四氧化三铁复合材料的制备及在光催化降解盐酸四环素中的应用

摘要

本发明公开了一种CNK‑OH/四氧化三铁复合材料的制备方法及在光催化降解盐酸四环素中的应用。本发明采用双氰胺、KCl和NaOH为原料通过固态‑热缩聚法合成前驱体CNK‑OH，然后通过浸渍法将Fe3O4负载于CNK‑OH上得到CNK‑OH/Fe3O4复合材料。该复合材料可作为光催化剂用于光催化降解盐酸四环素，通过K植入和羟基修饰优化了光生载流子的的分离和转移，即实现了动力学行为的改善。尽管Fe3O4不影响光载流子在体积中的转移，但它促进了光电子在催化剂表面的利用。因此，K的植入、羟基修饰和Fe3O4负载为光生载流子构建了快速的转移和转换通道，有助于更有效地将光电子输送到光催化剂表面，产生活性自由基，使得CNK‑OH/Fe3O4光催化活性明显提升。

说明书

技术领域

本发明属于环境材料技术领域，具体涉及一种CNK-OH/四氧化三铁复合材料的制备方法，该复合材料主要作为光催化剂用于光催化降解盐酸四环素。

背景技术

当前，随着社会经济迅速发展，环境问题已然上升为广泛关注的焦点，对人类健康和社会生活的威胁不可估量，严重阻碍了生态文明建设和可持续发展的进程，对于环境问题的未雨绸缪不容忽视。盐酸四环素(TCHC)是一种广谱抗菌剂，已被广泛应用于治疗人类和许多动物的疾病。由于只有30%的TCHC能被生物体吸收，剩余部分通过尿液和粪便进入环境，自然聚集在各种水体。另外，TCHC的残留导致抗生素耐药病原体的产生，并导致抗生素耐药基因的转移，对人类健康和生态安全造成严重威胁。因此，从环境中去除TC已成为亟待解决的问题。目前，水体中的抗生素有一些治疗方法，如生物方法、物理方法和化学方法。然而，此类方法在降解过程中存在着一些致命的弱点，如能耗大、效率低、二次污染等。光催化技术降解率高，二次污染小，易处理，污水处理中近乎全部的抗生素都能降解。光催化技术是将光能转化为化学能的新型技术，随后产生空穴、羟基自由基和超氧自由基，以降解污染物。由于其优越的可持续能源特性、避免二次污染、经济成本和便于操作，被认为是降解污染物最有效的方法之一，因此引起了广泛的关注。

如何高效利用太阳能提升光催化降解效率已成为热点研究课题。在所报道的光催化材料中，g-C

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供了一种具有可见光响应的CNK-OH/四氧化三铁复合材料的制备方法；

本发明的另一个目的是提供CNK-OH/四氧化三铁复合材料作为光催化剂用于光催化降解盐酸四环素。

一、CNK-OH/Fe

（1）CNK-OH的制备：为将双氰胺、KCl和NaOH经研磨充分混合，于马弗炉内以1~20℃/min（优选2.3℃/min）的升温速率加热到300~600℃（优选510~570℃），将混合物恒温焙烧0.1~10h（优选2~4），加入蒸馏水将得到的聚合物溶解，然后通过超声、离心、洗涤、60~80℃下真空干燥12~24h得到前驱体，标记为CNK-OH。其中，双氰胺、KCl和NaOH的摩尔比为7:4:1；超声是在20000~25000 Hz下分间断超声，间隔时间为0.5~1h，共超声3~5h，分间断超声是为使聚合物溶解过程中形貌的调控。

（2）CNK-OH/Fe

二、CNK-OH/Fe

1、UV-vis吸收光谱

图1为CNK-OH和5%CNK-OH/Fe

2、傅里叶变换红外光谱图（FT-IR）

图2为CNK-OH和不同Fe

三、CNK-OH/Fe

使用UV-2500紫外可见分光光度计定量分析盐酸四环素的光催化降解性能。采用300W Xe灯（Aulight，CEL-HXF300）作为照射光源。将20mg的CNK-OH/Fe

图3为CNK-OH、Fe

综上所述，本发明采用双氰胺、KCl和NaOH为原料通过固态-热缩聚法合成前驱体CNK-OH，通过浸渍法将Fe

附图说明

图1为CNK-OH和CNK-OH/Fe

图2为CNK-OH和CNK-OH/Fe

图3为CNK-OH、Fe

具体实施方式

下面通过具体实施对本发明CNK-OH/Fe

实施例1

（1）CNK-OH的制备：将双氰胺（≥99.0%）、KCl（≥99.5%）和NaOH（98.0%）经研磨充分混合（双氰胺、KCl和NaOH的摩尔比7:4:1），于马弗炉内以2.3℃/min的速率加热到550℃，恒温持续2~4h煅烧处理，待降温后取出聚合物，加入蒸馏水将其溶解配置成1 g/L的溶液，然后通过超声、8000~10000r/min离心3~5min、洗涤、80℃下真空干燥24h得到前驱体，标记为CNK-OH。

（2）CNK-OH/Fe

（3）CNK-OH/Fe

实施例2

（1）CNK-OH的制备：同实施例1。

（2）CNK-OH/Fe

（3）CNK-OH/Fe

实施例3

（1）CNK-OH的制备：同实施例1。

（2）CNK-OH/Fe

（3）CNK-OH/Fe

实施例4

（1）CNK-OH的制备：同实施例1。

（2）CNK-OH/Fe

（3）CNK-OH/Fe