CN106311195A - 光催化降解抗生素的催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境技术领域和水处理领域，具体而言，涉及一种用于光催化降解抗生素的催化剂的制备方法，以及由该方法制得的催化剂，并且使用该催化剂用于光催化降解抗生素的用途。该类催化剂为暴露{100}晶面的锐钛矿相带状结构纳米晶二氧化钛，催化剂采用均相水热反应以及煅烧工艺进行合成。该催化剂在广谱抗生素药物如土霉素、盐酸四环素、阿莫西林、诺氟沙星和恩诺沙星等的光催化降解上表现出优越的光催化降解性能。该催化剂具有高活性、性能稳定、易分离、无毒等特点，并且合成工艺无污染，在抗生素药物污染日益加剧的今天，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于环境技术领域和水处理领域，具体而言，涉及一种用于光催化降解中低浓度水溶抗生素药物的带状单晶纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
抗生素(antibiotics)是由微生物(包括细菌、真菌、放线菌属)或高等动植物所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢物，能干扰细胞发育及功能，被广泛用作治疗各种细菌感染或抑制致病微生物感染的药物。它的发现与应用，在医疗及动植物病虫害防治领域发挥了巨大的作用。然而由于对抗生素滥用或过度使用，抗生素引起的环境问题，特别是水土污染已成为了危害人类健康，破坏生态平衡的潜在威胁。
据报道，复旦大学针对江苏、浙江、上海1000多名8到11岁在校儿童进行了尿液检验，结果显示：近6成儿童检出尿液中含有抗生素。有58％检出1种抗生素，四分之一检出超过2种抗生素，有些样本甚至有6种抗生素。在我国的主要河流——海河、长江入海口、黄浦江、珠江、辽河等河流的部分点位中都检出了超标抗生素，并且珠江广州段受到抗生素药物的污染非常严重，脱水红霉素、磺胺嘧啶、磺胺二甲基嘧啶等典型抗生素的含量分别为460、209和184纳克每升，远远高出了欧美发达国家河流中100纳克每升以下的含量。致病菌长期处于抗生素的环境中，容易对该类药物产生耐药性，变成“超级细菌”。暴露于抗生素污染的人类也承受着不必要的药物副作用风险。所以净化环境中的抗生素，特别是水源中的抗生素药物已刻不容缓。
目前关于抗生素的降解研究还处于起步阶段，典型广谱抗生素的去除主要采用离子交换法、颗粒活性炭吸附、化学氧化和纳滤膜法等方法。然而这些技术对于处理低浓度的抗生素类污水显然力不从心，并且这些方法和技术不同程度地存在操作复杂，费效比高，净化不彻底，二次污染等问题。
光催化氧化技术是通过光子激发半导体催化剂产生光生电子-空穴对，利用光生空穴的强氧化能力对有机污染物分子进行矿化消解。该技术具有反应条件温和、操作简便、低能耗、无二次污染等优点，特别适合水溶低浓度有机污染物的去除。中国专利申请公开CN201310016530.0涉及到一种可见光催化降解水中典型抗生素的光催化剂，该催化剂合成方法简单，但催化剂催化效率较低，根据吸光度的变化计算催化效率，需要两个小时才能达到98％的四环素降解率。中国专利CN201210500672.X报道了一种漂浮型磁性导电表面分子印迹复合光催化剂，该催化剂合成方法相对复杂，并且光催化降解盐酸恩诺沙星的催化效率较低，根据吸光度的变化计算催化效率，需要一个小时才能达到87％的盐酸恩诺沙星降解率。
发明内容
针对以上现有技术中的问题，本发明旨在提供一种新型光催化降解典型广谱抗生素药物催化剂的合成方法及由其合成的催化剂，所述方法简单无污染，所述催化剂催化效率高，催化性能优越。
本发明的目的之一，在于提供一种用于光催化降解抗生素的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
a.将二氧化钛粉末加入强碱溶液中，搅拌均匀，得到悬浊液，其中强碱浓度为1～15摩尔每升，二氧化钛与强碱的物质的量之比为0.01～0.1；
b.将步骤a中得到的所述悬浊液转移到反应釜中，进行均相水热反应；
c.将步骤b所得的反应产物进行离心洗涤至中性，得到白色膏状沉淀；将所述膏状沉淀分散浸泡在盐酸溶液中进行离子交换，得到分散均匀的白色浆状溶液；其中，盐酸和碱中和产物是氯化钠，由此不对环境产生危害；
d.将步骤c所得的浆状溶液再次离心洗涤至中性，经干燥处理后，放入马弗炉中进行焙烧，冷却至室温后，即制得纳米带结构二氧化钛催化剂。
优选地，步骤a中的所述二氧化钛为纯度为分析纯或以上并且颗粒度小于1微米的任何相结构粉末，所述强碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾。
在一些实施例中，步骤a中所述二氧化钛粉末可以是普通商业二氧化钛，二氧化钛的加入量为0.5～5克；所述强碱溶液的浓度为1～15mol/L，其体积为30～80毫升。
优选地，所述步骤b中的水热反应的温度为130～220℃，水热反应时间为12～48小时，且水热反应过程中，反应釜以20～50转/分钟的速度旋转。
优选地，所述步骤c中的所述酸溶液为盐酸，且盐酸用量与步骤a中的二氧化钛粉末的物质的量之比为0.5～10，浸泡时间为10～30小时。
在一些实施例中，所述盐酸溶液的浓度可以是0.1～1mol/L，溶液体积为20～100毫升。
优选地，所述步骤d中的所述干燥过程为真空干燥，干燥时间为10～20小时；所述焙烧温度为600～800℃，焙烧时间为2～5小时。
本发明还提供上述方法用于制备光催化降解抗生素的用途。
本发明还提供根据上述方法制得的催化剂。
在一些实施例中，所述催化剂为锐钛相单晶纳米带结构二氧化钛，长度1-30微米，宽度20-100纳米,厚度5-20纳米，主要暴露晶面为{100}面。
在一些实施例中，所述催化剂对土霉素、盐酸四环素、诺氟沙星、恩诺沙星、阿莫西林的其中一种或其中多种的混合物的降解具有催化活性。此外，本催化剂还可以用于光催化降解其他喹诺酮类、青霉素类和四环素类等广谱抗生素。
在一些实施例中，所述催化剂用于光催化中低浓度水溶抗生素，优选的抗生素浓度为100ppm或以下。
优选地，所述催化剂用于光催化降解抗生素的催化剂浓度为0.5毫克每毫升或以下。由于抗生素本身会吸光，浓度太高会导致催化剂吸光不充分，对于更低抗生素浓度，催化剂的性能会更优越。
本发明还提供上述催化剂或根据上述方法制得的催化剂用于光催化降解抗生素的用途。
在一些实施例中，上述催化剂或根据上述方法制得的催化剂用于光催化降解抗生素的用途包括以下步骤：
通过超声、搅拌或鼓气方式将所述催化剂分散在含抗生素的水体中，
通过光源照射，令所述催化剂催化所述抗生素的降解反应，
反应完成后，通过过滤或离心分离方式将催化剂与溶液进行分离，回收催化剂以用于循环利用。
在一些实施例中，上述用途中的抗生素选自土霉素、盐酸四环素、诺氟沙星、恩诺沙星、阿莫西林的其中一种或其中多种的混合物。此外，还可以用于光催化降解其他喹诺酮类、青霉素类和四环素类等广谱抗生素。
在一些实施例中，上述用途中的抗生素浓度为100ppm或以下。
在一些实施例中，上述用途中的所述光源为太阳光或人工紫外光源。
在所述用途的一些实施例中，所述催化剂在标准太阳光强照射下光催化降解水溶液中的土霉素反应中，根据溶液吸光度的变化，光催化进行20分钟，土霉素的降解率达到95％；光催化40分钟，溶液的化学需氧量减少95％以上。
在一些实施例中，所述催化剂在标准太阳光强照射下光催化降解水溶液中的盐酸四环素反应中，根据溶液吸光度的变化，光催化进行20分钟，盐酸四环素的降解率达到95％，溶液的化学需氧量减少85％以上。
在一些实施例中，所述催化剂在标准太阳光强照射下光催化降解水溶液中的诺氟沙星反应中，根据溶液吸光度的变化，光催化进行30分钟，诺氟沙星的降解率达到90％；光催化60分钟，溶液的化学需氧量减少65％以上。
在一些实施例中，所述催化剂在标准太阳光强照射下光催化降解水溶液中的阿莫西林反应中，光催化进行60分钟，根据溶液吸光度的变化，阿莫西林的降解率达到72％，溶液的化学需氧量减少90％以上。
在一些实施例中，所述催化剂在标准太阳光强照射下光催化降解水溶液中的恩诺沙星反应中，光催化进行30分钟，根据溶液吸光度的变化，恩诺沙星的降解率达到90％；光催化60分钟，溶液的化学需氧量减少70％以上。
与现有技术相比，本发明所提供的用于光催化降解抗生素的催化剂采用均相水热合成法及煅烧工艺进行制备，该合成方法简单无污染。由该方法制备得到的催化剂产品无毒、稳定、寿命长，在利用太阳光光催化降解广谱抗生素反应中表现出较高的光催化活性和降解效率，且使用方法简单，可以回收利用，降低成本，减少废弃物污染。因此，本发明在环境修复、水源净化领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1所得样品的电镜图。(a)纳米带二氧化钛扫描电镜图；(b)(c)纳米二氧化钛透射电镜图；(d)二氧化钛表面结构模拟图。
图2为本发明实施例1所得样品光催化降解土霉素过程中吸光度和溶液的化学需氧量的相关数据。(a)光催化过程中土霉素溶液吸光度变化图；(b)土霉素276纳米特征吸收峰处的降解率；(c)光催化过程中土霉素溶液的化学需氧量变化图。
图3为本发明实施例2所得样品光催化降解盐酸四环素过程中吸光度和溶液的化学需氧量的相关数据。(a)光催化过程中盐酸四环素溶液吸光度变化图；(b)盐酸四环素276纳米特征吸收峰处的降解率；(c)光催化过程中盐酸四环素溶液的化学需氧量变化图。
图4为本发明实施例3所得样品光催化降解诺氟沙星过程中吸光度和溶液的化学需氧量的相关数据。(a)光催化过程中诺氟沙星溶液吸光度变化图；(b)诺氟沙星275.5纳米特征吸收峰处的降解率；(c)光催化过程中诺氟沙星溶液的化学需氧量变化图。
图5为本发明实施例4所得样品光催化降解阿莫西林过程中吸光度和溶液的化学需氧量的相关数据。(a)光催化过程中阿莫西林溶液吸光度变化图；(b)阿莫西林228纳米特征吸收峰处的降解率；(c)光催化过程中阿莫西林溶液的化学需氧量变化图。
图6为本发明实施例5所得样品光催化降解恩诺沙星过程中吸光度和溶液的化学需氧量的相关数据。(a)光催化过程中恩诺沙星溶液吸光度变化图；(b)恩诺沙星275.5纳米特征吸收峰处的降解率；(c)光催化过程中恩诺沙星溶液的化学需氧量变化图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施例作详细说明。这些实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
【实施例1】
本实施例为本发明所述的用于光催化降解抗生素的二氧化钛催化剂的制备和实验实施例之一。
1.催化剂的制备：
1)制备步骤：
a、在室温条件下，将1克二氧化钛粉末(锐钛矿结构，纯度为99.9％)扩散到50毫升5mol/L的氢氧化钠溶液中，磁力搅拌10分钟，得到乳白色的二氧化钛悬浊液；
b、将二氧化钛悬浊液转移到100毫升聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行均相水热反应，反应釜旋转速度为20圈每分钟，温度为200℃，水热时间为24小时；
c、对步骤b所得的反应产物进行离心洗涤至中性，得到白色膏状沉淀；将所述膏状沉淀分散浸泡在50毫升0.1mol/L盐酸溶液中，磁力搅拌24小时，以进行离子交换反应，得到分散均匀的白色浆状溶液；
d、将步骤c所得的浆状溶液再次离心洗涤至中性，经70℃真空干燥处理12小时后，放入马弗炉中700℃进行焙烧3小时，冷却室温后，即制得纳米带结构二氧化钛催化剂。
2)产物表征：
图1为本发明实施例1制备所得的催化剂产品的电镜图，其中图1(a)为纳米带二氧化钛扫描电镜图；图1(b)和图1(c)为纳米二氧化钛透射电镜图；图1(d)为二氧化钛表面结构模拟图。
该催化剂为纳米带结构晶二氧化钛，尤其是锐钛矿相纳米带结构晶二氧化钛，长度1-30微米，宽度在20-100纳米,厚度5-20纳米，主要暴露晶面为{100}面。
2.催化剂性能的实验分析：
以下是本实施例中所制得的催化剂的光催化降解土霉素性能评价：
1)实验步骤：
量取20毫升浓度为10ppm的土霉素溶液于250毫升的玻璃烧杯中，然后加入按照上述条件合成的纳米带二氧化钛，其浓度为0.4mg/ml；
将上述混合液体置于暗处处理30分钟后，转移到500瓦氙灯光源(北京卓立汉光)下进行光催化反应；
每隔10分钟取样一次，去除溶液样品中的催化剂后，使用紫外-可见分光光度计(岛津，UV-3600)和化学需氧量测试仪(哈希，COD maxⅡ)进行结果表征。
2)实验结果：
图2为本发明实施例1所得样品光催化降解土霉素过程中吸光度和溶液的化学需氧量的相关数据：(a)光催化过程中土霉素溶液吸光度变化图；(b)土霉素276纳米特征吸收峰处的降解率；(c)光催化过程中土霉素溶液的化学需氧量变化图。.
紫外-可见分光光度计测试结果表明，土霉素的分子结构在光催化过程中逐步断键变成小分子，并且土霉素分子结构的破坏率在20分钟达到95％；化学需氧量测试结果表明，经40分钟光催化降解，溶液化学需氧量减少95％以上，说明土霉素以及分解成的小分子被矿化成二氧化碳。
【实施例2】
本实施例为本发明所述的用于光催化降解抗生素的二氧化钛催化剂的制备和实验实施例之一。
1.催化剂的制备：
a、在室温条件下，将0.5克二氧化钛粉末(锐钛矿结构，纯度为99.9％)扩散到30毫升5mol/L的氢氧化钠溶液中，磁力搅拌10分钟，得到乳白色的二氧化钛悬浊液；
b、将悬浊液转移到100毫升聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行均相水热反应，温度为220℃，水热时间为24小时，反应釜旋转速度为20圈每分钟，得到白色膏状沉淀；
c、对步骤b所得的反应产物进行离心洗涤至中性，得到白色膏状沉淀；将所述膏状沉淀分散浸泡在30毫升0.1mol/L盐酸溶液中，磁力搅拌24小时，以进行离子交换反应，得到分散均匀的白色浆状溶液；
d、将步骤c所得的浆状溶液再次离心洗涤至中性，经70℃真空干燥处理12小时后，放入马弗炉中700℃进行焙烧3小时，冷却室温后，即制得纳米带结构二氧化钛催化剂。
2.催化剂性能的实验分析：
以下是本实施例中所制得的催化剂的光催化降解盐酸四环素性能评价：
1)实验步骤：
量取20毫升浓度为10ppm的盐酸四环素溶液于250毫升的玻璃烧杯中，然后加入按照上述条件合成的纳米带二氧化钛，其浓度为0.4mg/ml；
将上述混合液体置于暗处处理30分钟后，转移到500瓦氙灯光源(北京卓立汉光)下进行光催化反应；
每隔10分钟取样一次，去除溶液样品中的催化剂后，使用紫外-可见分光光度计(岛津，UV-3600)和化学需氧量测试仪(哈希，COD maxⅡ)进行结果表征。
2)实验结果：
图3为本发明实施例2所得样品光催化降解盐酸四环素过程中吸光度和溶液的化学需氧量的相关数据：(a)光催化过程中盐酸四环素溶液吸光度变化图；(b)盐酸四环素276纳米特征吸收峰处的降解率；(c)光催化过程中盐酸四环素溶液的化学需氧量变化图。
测试结果表明，用紫外-可见分光光度计分析，测试结果表明盐酸四环素的分子结构在光催化过程中逐步断键变成小分子，并且盐酸四环素分子结构的破坏率在20分钟达到95％；化学需氧量测试结果表明，经20分钟光催化降解，溶液化学需氧量减少85％以上，说明盐酸四环素以及分解成的小分子被矿化成二氧化碳。
【实施例3】
本实施例为本发明所述的用于光催化降解抗生素的二氧化钛催化剂的制备和实验实施例之一。
1.催化剂的制备：
a、在室温条件下，将2克二氧化钛粉末(锐钛矿结构，纯度为99.9％)扩散到80毫升5mol/L的氢氧化钾溶液中，磁力搅拌10分钟，得到乳白色的二氧化钛悬浊液；
b、将乳白色悬浊液转移到100毫升聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行均相水热反应，反应釜旋转速度为20圈每分钟，温度为200℃，水热时间为24小时；
c、对步骤b所得的反应产物进行离心洗涤至中性，得到白色膏状沉淀；将所述膏状沉淀分散浸泡在100毫升0.1mol/L盐酸溶液中，磁力搅拌24小时，以进行离子交换反应，得到分散均匀的白色浆状溶液；
d、将步骤c所得的浆状溶液再次离心洗涤至中性，经70℃真空干燥处理12小时后，放入马弗炉中750℃进行焙烧2小时，冷却室温后，即制得纳米带结构二氧化钛催化剂。
2.催化剂性能的实验分析：
以下是本实施例中所制得的催化剂的光催化降解诺氟沙星性能评价：
1)实验步骤：
量取20毫升浓度为10ppm的诺氟沙星溶液于250毫升的玻璃烧杯中，然后加入按照上述条件合成的纳米带二氧化钛，其浓度为0.3mg/ml；
将上述混合液体置于暗处处理30分钟后，转移到500瓦氙灯光源(北京卓立汉光)下进行光催化反应；
每隔10分钟取样一次，去除溶液样品中的催化剂后，使用紫外-可见分光光度计(岛津，UV-3600)和化学需氧量测试仪(哈希，COD maxⅡ)进行结果表征。
2)实验结果：
图4为本发明实施例3所得样品光催化降解诺氟沙星过程中吸光度和溶液的化学需氧量的相关数据:(a)光催化过程中诺氟沙星溶液吸光度变化图；(b)诺氟沙星275.5纳米特征吸收峰处的降解率；(c)光催化过程中诺氟沙星溶液的化学需氧量变化图。
测试结果表明，用紫外-可见分光光度计分析，测试结果表明诺氟沙星的分子结构在光催化过程中逐步断键变成小分子，并且诺氟沙星分子结构的破坏率在30分钟达到90％；化学需氧量测试结果表明，经60分钟光催化降解，溶液化学需氧量减少65％以上，说明诺氟沙星以及分解成的小分子被矿化成二氧化碳。
【实施例4】
本实施例为本发明所述的用于光催化降解抗生素的二氧化钛催化剂的制备和实验实施例之一。
1.催化剂的制备：
a、在室温条件下，将5克二氧化钛粉末(锐钛矿结构，纯度为99.9％)扩散到80毫升10mol/L的氢氧化钠溶液中，磁力搅拌10分钟，得到乳白色的二氧化钛悬浊液；
b、将悬浊液转移到100毫升聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行均相水热反应，反应釜旋转速度为20圈每分钟，温度为200℃，水热时间为24小时；
c、对步骤b所得的反应产物进行离心洗涤至中性，得到白色膏状沉淀；将所述膏状沉淀分散浸泡在50毫升0.1mol/L盐酸溶液中，磁力搅拌24小时，以进行离子交换反应，得到分散均匀的白色浆状溶液；
d、将步骤c所得的浆状溶液再次离心洗涤至中性，经70℃真空干燥处理12小时后，放入马弗炉中700℃进行焙烧3小时，冷却室温后，即制得纳米带结构二氧化钛催化剂。
2.催化剂性能的实验分析：
以下是本实施例中所制得的催化剂的光催化降解阿莫西林性能评价：
1)实验步骤：
量取20毫升浓度为10ppm的阿莫西林溶液于250毫升的玻璃烧杯中，然后加入按照上述条件合成的纳米带二氧化钛，其浓度为0.4mg/ml；
将上述混合液体置于暗处处理30分钟后，转移到500瓦氙灯光源(北京卓立汉光)下进行光催化反应；
每隔10分钟取样一次，将去除催化剂后的溶液使用紫外-可见分光光度计(岛津，UV-3600)和化学需氧量测试仪(哈希，COD maxⅡ)进行结果表征。
2)实验结果：
图5为本发明实施例4所得样品光催化降解阿莫西林过程中吸光度和溶液的化学需氧量的相关数据:(a)光催化过程中阿莫西林溶液吸光度变化图；(b)阿莫西林228纳米特征吸收峰处的降解率；(c)光催化过程中阿莫西林溶液的化学需氧量变化图。
测试结果还表明，用紫外-可见分光光度计分析，阿莫西林的分子结构在光催化过程中逐步断键变成小分子，并且阿莫西林分子结构的破坏率在60分钟达到72％；化学需氧量测试结果表明，经60分钟光催化降解，溶液化学需氧量减少90％以上，说明阿莫西林以及分解成的小分子被矿化成二氧化碳。
【实施例5】
本实施例为本发明所述的用于光催化降解抗生素的二氧化钛催化剂的制备和实验实施例之一。
1.催化剂的制备：
a、在室温条件下，将1克二氧化钛粉末(锐钛矿结构，纯度为99.9％)扩散到50毫升5mol/L的氢氧化钠溶液中，磁力搅拌10分钟，得到乳白色的二氧化钛悬浊液；
b、将悬浊液转移到100毫升聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行均相水热反应，反应釜旋转速度为20圈每分钟，温度为200℃，水热时间为24小时；
c、对步骤b所得的反应产物进行离心洗涤至中性，得到白色膏状沉淀；将所述膏状沉淀分散浸泡在50毫升0.1mol/L盐酸溶液中，磁力搅拌24小时，以进行离子交换反应，得到分散均匀的白色浆状溶液；
d、将步骤c所得的浆状溶液再次离心洗涤至中性，将浸泡在盐酸中的样品再次洗涤至中性，经70℃真空干燥处理12小时后，放入马弗炉中700℃进行焙烧3小时，冷却室温后，即制得纳米带结构二氧化钛催化剂。
2.催化剂性能的实验分析：
以下是本实施例中所制得的催化剂的光催化降解恩诺沙星性能评价：
1)实验步骤：
量取20毫升浓度为10ppm的恩诺沙星溶液于250毫升的玻璃烧杯中，然后加入按照上述条件合成的纳米带二氧化钛，其浓度为0.4mg/ml；
将上述混合液体置于暗处处理30分钟后，转移到500瓦氙灯光源(北京卓立汉光)下进行光催化反应；
每隔10分钟取样一次，将去除催化剂后的溶液使用紫外-可见分光光度计(岛津，UV-3600)和化学需氧量测试仪(哈希，COD maxⅡ)进行结果表征。
2)实验结果：
图6为本发明实施例5所得样品光催化降解恩诺沙星过程中吸光度和溶液的化学需氧量的相关数据：(a)光催化过程中恩诺沙星溶液吸光度变化图；(b)恩诺沙星275.5纳米特征吸收峰处的降解率；(c)光催化过程中恩诺沙星溶液的化学需氧量变化图。
测试结果表明，用紫外-可见分光光度计分析，测试结果表明恩诺沙星的分子结构在光催化过程中逐步断键变成小分子，并且恩诺沙星分子结构的破坏率在30分钟达到90％；化学需氧量测试结果表明，经60分钟光催化降解，溶液化学需氧量减少70％以上，说明恩诺沙星以及分解成的小分子被矿化成二氧化碳。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (16)
1.用于光催化降解抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.将二氧化钛粉末加入强碱溶液中，搅拌均匀，得到悬浊液，其中强碱浓度为1～15摩尔每升，二氧化钛与强碱的物质的量之比为0.01～0.1；
b.将步骤a中得到的所述悬浊液转移到反应釜中，进行均相水热反应；
c.将步骤b所得的反应产物进行离心洗涤至中性，得到白色膏状沉淀；将所述膏状沉淀分散浸泡在盐酸溶液中进行离子交换，得到分散均匀的白色浆状溶液；
d.将步骤c所得的浆状溶液再次离心洗涤至中性，经干燥处理后，放入马弗炉中进行焙烧，冷却至室温后，即制得纳米带结构二氧化钛催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中的所述二氧化钛为纯度为分析纯或以上并且颗粒度小于1微米的任何相结构粉末，所述强碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾。
3.根据权利要求1述的制备方法，其特征在于，所述步骤b中的水热反应的温度为130～220℃，水热反应时间为12～48小时，且水热反应过程中，反应釜以20～50转/分钟的速度旋转。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c中盐酸用量与步骤a中的二氧化钛粉末的物质的量之比为0.5～10，浸泡时间为10～30小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤d中的所述干燥过程为真空干燥，干燥时间为10～20小时；所述焙烧温度为600～800℃，焙烧时间为2～5小时。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法制得的催化剂。
7.根据权利要求6所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂为锐钛相单晶纳米带结构二氧化钛，长度1-30微米，宽度20-100纳米,厚度5-20纳米，主要暴露晶面为{100}面。
8.根据权利要求6所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂对土霉素、盐酸四环素、诺氟沙星、恩诺沙星、阿莫西林中的其中一种或其中多种的混合物的降解具有催化活性。
9.根据权利要求6所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂用于催化的抗生素浓度为100ppm或以下。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的方法制得的催化剂用于光催化降解抗生素的用途。
11.权利要求6-9任一项所述的催化剂用于光催化降解抗生素的用途。
12.根据权利要求10或11所述的用途，其特征在于：包括以下步骤：
通过超声、搅拌或鼓气方式将所述催化剂分散在含抗生素的水体中；
通过光源照射，令所述催化剂催化所述抗生素的降解反应；
反应完成后，通过过滤或离心分离方式将催化剂与溶液进行分离，回收催化剂以用于循环利用。
13.根据权利要求10或11所述的用途，其特征在于，所述抗生素选自土霉素、盐酸四环素、诺氟沙星、阿莫西林、恩诺沙星其中一种或其中多种的混合物。
14.根据权利要求10或11所述的用途，其特征在于，所述抗生素浓度为100ppm或以下。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述光源为太阳光或人工紫外光源。
16.根据权利要求10或11所述的用途，其特征在于：
在标准太阳光强照射下光催化降解水溶液中的土霉素反应中，根据溶液吸光度的变化，光催化进行20分钟，土霉素的降解率达到95％；光催化40分钟，溶液的化学需氧量减少95％以上；
或
在标准太阳光强照射下光催化降解水溶液中的盐酸四环素反应中，根据溶液吸光度的变化，光催化进行20分钟，盐酸四环素的降解率达到95％，溶液的化学需氧量减少85％以上；
或
在标准太阳光强照射下光催化降解水溶液中的诺氟沙星反应中，根据溶液吸光度的变化，光催化进行30分钟，诺氟沙星的降解率达到90％；光催化60分钟，溶液的化学需氧量减少65％以上；
或
在标准太阳光强照射下光催化降解水溶液中的阿莫西林反应中，光催化进行60分钟，根据溶液吸光度的变化，阿莫西林的降解率达到72％，溶液的化学需氧量减少90％以上；
或
在标准太阳光强照射下光催化降解水溶液中的恩诺沙星反应中，光催化进行30分钟，根据溶液吸光度的变化，恩诺沙星的降解率达到90％；光催化60分钟，溶液的化学需氧量减少70％以上。
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