CN110227477B - 一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的制备方法及其应用 - Google Patents
一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的制备方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的制备方法及其应用，属于污水处理技术领域。本发明中钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂是在水热条件下一步合成，制备方法简单。钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂中，BiFeO3与Bi25FeO40形成的异质结构可抑制可见光催化剂BiFeO3光生电子和空穴的复合，同时在光、Fe3+、Co3+的共同作用下活化过硫酸氢钾快速高效地产生SO4 ·‑，在异质结构光催化反应和高级氧化反应的协同作用想，40min时对土霉素的降解率可达到90.49％。
Description
技术领域
本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的制备方法及其应用，特别是涉及一种采用BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40作为光催化反应和高级氧化反应的双重催化剂在抗生素降解中的应用。
背景技术
抗生素是预防和治疗人类细菌感染疾病最为重要的药物之一，同时还作为防治动物感染性疾病的药物和抗菌促生长的添加剂，广泛应用于畜牧业和水产养殖业。抗生素在进入生物体后，只有少部分可经转化、代谢、降解等生理过程排出体外，其余大部分依然保持原来药物形态直接从生物体内排出并进入环境，对水环境造成二次污染。抗生素作为一种新型污染物，已经成为当今世界最为关注的环境问题之一。寻找一种高效、环境友好的方法去除水体中的抗生素迫在眉睫。
基于硫酸根自由基(SO4 ·-)的高级氧化技术在降解有机污染物方面展现了潜在的应用前景。这主要是因为与Fenton氧化反应相比基于SO4 ·-的高级氧化技术有如下优势：a.SO4 ·-具有更高的氧化电位；b.反应受pH值影响相对要小；c.产生SO4 ·-的过硫酸盐室温下稳定性高、水溶性好、易于储存和运输等优点。
例如，中国专利申请号为201510181466.0，申请公开日为2015年7月1日的专利申请文件公开了一种光助铁酸铋活化过硫酸氢钾降解有机废水的方法。该专利中以钙钛矿结构BiFeO3为光催化剂，发生光催化反应产生光生电子和空穴降解有机污染物，同时向体系中引入过硫酸氢钾(PMS)，BiFeO3中Fe3+活化PMS产生SO4 ·-发生高级氧化反应，在光催化反应和高级氧化反应的协同作用下降解有机污染物。但是，窄带隙半导体材料BiFeO3的光生电子和空穴容易复合，影响了协同反应中光催化反应的效率。
2018年1月15号，《Separation and Purification Technology》2018年第202期第242–247页，程修文课题组公开了一篇名为“Fabrication of magnetic Co/BiFeO3composite and its advanced treatment ofpharmaceutical waste water byactivation of peroxysulphate”(磁性Co/BiFeO3复合材料的制备及用其活化过氧硫酸盐来深度降解处理药物废水的应用)的文章，该文章报道了溶胶-凝胶法制备Co3+掺杂的BiFeO3，与BiFeO3相比Co3+掺杂的BiFeO3可以更好的活化过硫酸盐，进一步提高四环素的降解率。但该方法制备的产物中含有部分杂质，且该产物只被作为催化剂活化过硫酸盐来降解四环素类抗生素。
Bi25FeO40是BiFeO3合成过程中容易出现的伴生相，例如，2018年1月15号，《Environmental Science and Pollution Research》2018年第14卷第25期第13881-13893页，Kalikeri等人公开了一篇名为“Solar light-driven photocatalysis using mixed-phase bismuth ferrite(BiFeO3/Bi25FeO40)nanoparticles for remediation of dye-contaminated water:kinetics and comparison with artificial UV and visiblelight-mediated photocatalysis”(在太阳光下，利用混合相铁酸铋(BiFeO3/Bi25FeO40)纳米粒子对染料污染水进行光催化处理：动力学与人工紫外光和可见光光催化的比较)的文章，该文章公开了一种BiFeO3的合成方法：其中五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)的摩尔浓度比为1:1。分别在100ml的蒸馏水中制成0.032mol/L的五水合硝酸铋和九水合硝酸铁溶液，将硝酸铋溶液超声处理15min，然后与九水合硝酸铁溶液混合。向上述混合溶液中加入10ml的0.1mol/L的硝酸，然后加入10ml的12mol/L的KOH溶液缓慢析出沉淀混合物，搅拌1小时后，将混合沉淀物以1200rpm的速度离心10min，分离得到纳米颗粒，再用蒸馏水和乙醇洗涤。再通过离心进一步分离纳米颗粒并干燥。最后，在马弗炉中将得到的纳米颗粒在400℃下煅烧2小时，得到BiFeO3/Bi25FeO40纳米粒子。该BiFeO3/Bi25FeO40纳米粒子可用于处理染料污染的废水。但是该方法制备的产物中含有部分Bi2Fe4O9杂质，且该产物只被作为异质结构催化剂参加光催化反应降解有机染料。
再如，中国专利申请号为200810059138.3，申请公开日为2008年11月12日的专利申请文件公开了一种钴掺杂铁酸铋多铁材料及其制备方法。该专利公开的钴掺杂铁酸铋多铁材料，其化学式为BiCoxFe1-xO3(0＜x≤0.07)，该制备方法包括制备铁、铋和钴的羟基氧化物沉淀作为反应物料，加入适宜浓度的氢氧化钾促进晶化，于120～200℃下，水热反应得到掺钴铁酸铋粉体。该发明通过钴掺杂，使铁酸铋的磁性得到显著提高，且工艺过程简单，无污染，成本低，易于规模化生产。但是，该发明只是提出采用水热法可以制备BiCoxFe1-xO3(0＜x≤0.07)，并没有将其制备成三相复合物并作为催化剂应用在抗生素降解的领域。
因此，亟需开发一种一步合成BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂的制备方法，并将其作为双催化剂应用在抗生素降解领域以期提高抗生素的降解效率。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有铁酸铋催化剂为窄带隙半导体材料，合成过程复杂繁琐、合成条件控制困难大的问题，本发明提供一种采用水热法一步合成钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的方法，即BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40三相复合催化剂，其合成过程简单，并使BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂在光催化反应和高级氧化反应中具有协同作用来降解抗生素，为抗生素的高效降解提供了广阔的应用前景。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的制备方法，所述的钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂为BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40，采用如下方法制备：将硝酸铋溶于水中，加入硝酸铁和硝酸钴，搅拌处理后加入氢氧化钾作为矿化剂，搅拌处理后把混合溶液装进反应釜中反应，产物经去离子水和乙醇充分洗涤后至中性，干燥，得到棕色样品，即为BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40三相复合催化剂。
进一步地，采用如下方法制备：
(1)钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的合成反应过程：称取硝酸铋溶于水中，充分搅拌后加入硝酸铁、硝酸钴和氢氧化钾，其中，氢氧化钾作为矿化剂，硝酸铋：硝酸铁：硝酸钴：氢氧化钾的质量比为1:(0.4～1.1):(0.02～0.07):(2.8～13.4)，搅拌处理后把混合溶液装进反应釜中，填充度60～80％，以5℃/min的速率升温至160～200℃反应5～7h，得到产物。
(2)将步骤(1)中得到的产物经去离子水和乙醇充分洗涤至中性，于60℃干燥5h，得到棕色样品，即为钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂。
进一步地，钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的制备包括如下步骤：
称取2.1g五水合硝酸铋溶于150ml水中，加入1.47g九水合硝酸铁和0.11g六水合硝酸钴，搅拌30min后加入17.01g氢氧化钾作为矿化剂，充分搅拌后把混合溶液装进反应釜中，填充度80％，升温至180℃反应6h，产物经去离子水、乙醇充分洗涤后至pH值为7，于60℃干燥5h，得到棕色样品，即为BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40三相复合催化剂。
一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂在降解有机污染物的应用，其中，所述的钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂是用上述的方法制备得来的。
进一步地，将所述的钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂与有机污染物废水充分混合达到吸附-脱附平衡后，向体系中加入氧化剂，在异质结构光催化反应和高级氧化反应协同作用下降解水中有机污染物。
进一步地，所述钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的浓度为0.5～1.5g/L。
进一步地，所述的有机污染物为抗生素，抗生素废水的浓度为5～60mg/L。
进一步地，所述的氧化剂和钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的质量比为(0.6～1.6)∶1。
进一步地，所述的氧化剂为过硫酸氢钾。
进一步地，所述过硫酸氢钾溶液的浓度为1.0～6.0mmol/L。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明制备的钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂属于一步合成，制备方法简单，且样品比表面积大、稳定性好，本身即可作为光催化材料重复使用；
(2)本发明的钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂中，BiFeO3/Bi25FeO40形成异质结构，抑制光生电子和空穴的复合，有效的提高了协同反应中光催化反应部分的效率；
(3)本发明的钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂中，由于Co3+的掺杂提高了PMS产生SO4 ·-的效率，加速了系统反应中高级氧化反应部分的进行；
(4)本发明通过一步合成钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂，即为BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂，利用BiFeO3与Bi25FeO40形成的异质结构抑制光催化反应中BiFeO3光生电子和空穴的复合，同时在光、Fe3+、Co3+的共同作用下活化PMS快速高效地产生SO4 ·-，使光催化反应与高级氧化反应协同作用降解抗生素(包括有机污染物)，为抗生素(包括有机污染物)的高效降解提供了广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明制得的BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合的XRD图；
图2为本发明制得的BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40的SEM图(放大倍率为3000倍)；
图3为本发明制得的BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40的SEM图(放大倍率为10000倍)；
图4为不同催化剂在PMS存在条件下对土霉素的降解效果图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下的实施例。
实施例1
一、BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂的制备
实施例1-1
称取2.1g五水合硝酸铋溶于150ml水中，加入1.47g九水合硝酸铁和0.11g六水合硝酸钴，搅拌30min后加入17.01g氢氧化钾作为矿化剂，充分搅拌后把混合溶液装进反应釜中，填充度80％，设定升降温速率后，在180℃反应6h，产物经去离子水、乙醇充分洗涤后至pH值为7，于60℃干燥5h，得到棕色样品，即为BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂。
图1为BiFeO3、BiFe0.85Co0.15O3、BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40异质结构的XRD谱图。根据标准图谱(BiFeO3(PDF#74-2016)和Bi25FeO40(PDF#46-0416))比对可知，所制备的BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂含有BiFeO3、BiFe0.85Co0.15O3和Bi25FeO40三相，无其他杂质峰出现。
图2和图3是制得的BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40异质结构的SEM图，可以看出样品主要由不规则形状的块体堆叠而成。
实施例1-2
称取2.1g五水合硝酸铋溶于150ml水中，加入0.84g九水合硝酸铁和0.042g六水合硝酸钴，搅拌30min后加入5.88g氢氧化钾作为矿化剂，其中，五水合硝酸铋：九水合硝酸铁：六水合硝酸钴：氢氧化钾的质量比为1:0.4:0.02:2.8，充分搅拌后把混合溶液装进反应釜中，填充度80％，设定升降温速率后，在160℃反应5h，产物经去离子水、乙醇充分洗涤后至pH值为7，于60℃干燥5h，得到棕色样品，即为BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂。
实施例1-3
称取2.1g五水合硝酸铋溶于150ml水中，加入2.31g九水合硝酸铁和0.147g六水合硝酸钴，搅拌30min后加入28.14g氢氧化钾作为矿化剂，其中，五水合硝酸铋：九水合硝酸铁：六水合硝酸钴：氢氧化钾的质量比为1:1.1:0.07:13.4，充分搅拌后把混合溶液装进反应釜中，填充度80％，设定升降温速率后，在200℃反应7h，产物经去离子水、乙醇充分洗涤后至pH值为7，于60℃干燥5h，得到棕色样品，即为BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂。
实施例2
二、采用BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂降解抗生素废水的效果评价
实施例2-1
采用BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂与过硫酸氢钾联用进行抗生素废水的降解，处理对象是浓度C0为5mg/L的土霉素水溶液200mL，异质结构催化剂使其浓度为1g/L，在避光条件下搅拌30min，使溶液中土霉素与催化剂表面达到吸-脱附达到平衡，然后在充分搅拌的条件下加入过硫酸氢钾使其浓度为5mmol/L，打开500W氙灯同时打开冷却水，进行降解反应，其中，BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂和过硫酸氢钾的质量比为1∶1.54。每隔10min取样，每次取样5mL，用紫外-可见分光光度计测试在353nm的吸光度值，通过吸光度值的变化计算出土霉素溶液的降解率。以C/C0表示在不同时刻溶液中土霉素剩余的比例，其中，C0代表未加入催化剂时即未经实验处理的5mg/L土霉素溶液的初始浓度，C代表加入催化剂后不同时刻土霉素溶液的浓度。
表1实施例2-1中每隔10min时土霉素的剩余浓度百分比
| 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| C/C<sub>0</sub> | 100 | 41.12 | 21.56 | 16.71 | 12.85 |
实施例2-2
采用BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂与过硫酸氢钾联用进行抗生素废水的降解，处理对象是浓度C0为33mg/L的土霉素水溶液200mL，往反应器加入异质结构催化剂使其浓度为0.5g/L，在避光条件下搅拌30min，使溶液中土霉素与催化剂表面达到吸-脱附达到平衡，然后在充分搅拌的条件下加入然后在充分搅拌的条件下加入过硫酸氢钾使其浓度为1mmol/L，打开500W氙灯同时打开冷却水，进行降解反应，其中，BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂和过硫酸氢钾的质量比为1∶0.61。每隔10min取样，每次取样5mL，用紫外-可见分光光度计测试在353nm的吸光度值，通过吸光度值的变化计算出土霉素溶液的降解率。以C/C0表示在不同时刻溶液中土霉素剩余的比例，其中，C0代表未加入催化剂时即未经实验处理的33mg/L土霉素溶液的初始浓度，C代表加入催化剂后不同时刻土霉素溶液的浓度。
表2实施例2-2中每隔10min时土霉素的剩余浓度百分比
| 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| C/C<sub>0</sub> | 100 | 44.28 | 25.90 | 21.78 | 18.12 |
实施例2-3
采用BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂与过硫酸氢钾联用进行抗生素废水的降解，处理对象是浓度C0为60mg/L的土霉素水溶液200mL，往反应器加入异质结构催化剂使其浓度为1.5g/L，在避光条件下搅拌30min，使溶液中土霉素与催化剂表面达到吸-脱附达到平衡，然后在充分搅拌的条件下加入过硫酸氢钾使其浓度为使其浓度为6mmol/L，打开500W氙灯同时打开冷却水，进行降解反应，其中，BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂和过硫酸氢钾的质量比为1∶1.23。每隔10min取样，每次取样5mL，用紫外-可见分光光度计测试在353nm的吸光度值，通过吸光度值的变化计算出土霉素溶液的降解率。以C/C0表示在不同时刻溶液中土霉素剩余的比例，其中，C0代表未加入催化剂时即未经实验处理的60mg/L土霉素溶液的初始浓度，C代表加入催化剂后不同时刻土霉素溶液的浓度。
表3实施例2-3中每隔10min时土霉素的剩余浓度百分比
| 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| C/C<sub>0</sub> | 100 | 35.97 | 17.36 | 13.64 | 9.51 |
对比例1
本对比例与实施例2-1基本相同，其不同之处在于：只添加过硫酸氢钾。
具体降解过程为：
采用过硫酸氢钾进行抗生素废水的降解，处理对象是浓度C0为5mg/L的土霉素水溶液200mL，然后在充分搅拌的条件下加入过硫酸氢钾使其浓度为5mmol/L，打开冷却水，进行降解反应。每隔10min取样，每次取样5mL，用紫外-可见分光光度计测试在353nm的吸光度值，通过吸光度值的变化计算出土霉素溶液的降解率。以C/C0表示在不同时刻溶液中土霉素剩余的比例，其中，C0代表未经实验处理的5mg/L土霉素溶液的初始浓度，C代表加入过硫酸氢钾后不同时刻土霉素溶液的浓度。
表4对比例1中每隔10min时土霉素的剩余浓度百分比
| 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| C/C<sub>0</sub> | 100 | 79.25 | 69.81 | 59.40 | 57.14 |
对比例2
本对比例与实施例2-1基本相同，其不同之处在于：只添加BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂。
具体降解过程为：
采用BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂进行抗生素废水的降解，处理对象是浓度C0为5mg/L的土霉素水溶液200mL，往反应器加入复合催化剂使其浓度为1.0g/L，在避光条件下搅拌30min，使溶液中土霉素与复合催化剂表面达到吸-脱附达到平衡，打开500W氙灯同时打开冷却水，进行降解反应。每隔10min取样，每次取样5mL，用紫外-可见分光光度计测试在353nm的吸光度值，通过吸光度值的变化计算出土霉素溶液的降解率。以C/C0表示在不同时刻溶液中土霉素剩余的比例，其中，C0代表未加入催化剂时即未经实验处理的5mg/L土霉素溶液的初始浓度，C代表加入催化剂后不同时刻土霉素溶液的浓度。
表5对比例2中每隔10min时土霉素的剩余浓度百分比
| 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| C/C<sub>0</sub> | 100 | 90.65 | 87.12 | 83.53 | 81.78 |
由对比例1、2较实施例2-1可得，只添加BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂时光催化降解土霉素时，在40min的降解率为18.22％；只添加过硫酸氢钾氧化降解土霉素时，40min的降解率为42.86％；当BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂与过硫酸氢钾联用进行土霉素的降解时，在40min的降解率为87.15％，说明在异质结构光催化反应和高级氧化反应的协同作用下可以大幅提高土霉素的降解率。
对比例3
本对比例与实施例2-1基本相同，其不同之处在于：以BiFeO3作为催化剂。
具体降解过程为：
采用BiFeO3作为催化剂进行抗生素废水的降解，处理对象是浓度C0为5mg/L的土霉素水溶液200mL，往反应器加入BiFeO3催化剂使其浓度为1.0g/L，在避光条件下搅拌30min，使溶液中土霉素与催化剂表面达到吸-脱附达到平衡，然后在充分搅拌的条件下加入过硫酸氢钾使其浓度为使其浓度为5mmol/L，打开500W氙灯同时打开冷却水，进行降解反应。每隔10min取样，每次取样5mL，用紫外-可见分光光度计测试在353nm的吸光度值，通过吸光度值的变化计算出土霉素溶液的降解率。以C/C0表示在不同时刻溶液中土霉素剩余的比例，其中，C0代表未经实验处理的5mg/L土霉素溶液的初始浓度，C代表加入过硫酸氢钾后不同时刻土霉素溶液的浓度。
表6对比例3中每隔10min时土霉素的剩余浓度百分比
| 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| C/C<sub>0</sub> | 100 | 74.42 | 60.56 | 42.51 | 34.41 |
对比例4
本对比例与实施例2-1基本相同，其不同之处在于：以BiFe0.85Co0.15O3作为催化剂。
具体降解过程为：
采用BiFe0.85Co0.15O3作为催化剂进行抗生素废水的降解，处理对象是浓度C0为5mg/L的土霉素水溶液200mL，往反应器加入异质结构催化剂使其浓度为1.0g/L，在避光条件下搅拌30min，使溶液中土霉素与催化剂表面达到吸-脱附达到平衡，然后在充分搅拌的条件下加入过硫酸氢钾使其浓度为使其浓度为5mmol/L，打开500W氙灯同时打开冷却水，进行降解反应。每隔10min取样，每次取样5mL，用紫外-可见分光光度计测试在353nm的吸光度值，通过吸光度值的变化计算出土霉素溶液的降解率。以C/C0表示在不同时刻溶液中土霉素剩余的比例，其中，C0代表未经实验处理的5mg/L土霉素溶液的初始浓度，C代表加入过硫酸氢钾后不同时刻土霉素溶液的浓度。
表7对比例4中每隔10min时土霉素的剩余浓度百分比
| 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| C/C<sub>0</sub> | 100 | 45.23 | 32.86 | 26.05 | 16.10 |
值得说明的是，本发明实施例及对比例中的C统指未加入催化剂时即未经实验处理的污水的初始浓度，C统指加入催化剂后不同时刻污水的浓度
以上由实施例2-1和对比例3、4中不同催化剂降解土霉素的性能如图4所示，由图4可见：BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40复合催化剂表现出较高降解性能，40min对土霉素的降解率可达到87.15％，高于BiFeO3和BiFe0.85Co0.15O3做催化剂时的降解率。
Claims (9)
1.一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的制备方法，所述的钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂为BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40，其特征在于采用如下方法制备：将硝酸铋溶于水中，加入硝酸铁和硝酸钴，搅拌处理后加入氢氧化钾作为矿化剂，其中，氢氧化钾作为矿化剂，硝酸铋：硝酸铁：硝酸钴：氢氧化钾的质量比为1: (0.4~1.1) :(0.02~0.07):(2.8~13.4)，搅拌处理后把混合溶液装进反应釜中，以5℃/min的速率升温至160~200℃反应5~7 h，产物经去离子水和乙醇充分洗涤后至中性，干燥，得到棕色样品，即为BiFeO3/BiFe0.85Co0.15O3/Bi25FeO40三相复合催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的制备方法，其特征在于采用如下方法制备：
（1）钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的合成反应过程：称取硝酸铋溶于水中，充分搅拌后加入硝酸铁、硝酸钴和氢氧化钾，搅拌处理后把混合溶液装进反应釜中反应，填充度60~80%，得到产物；
（2）将步骤（1）中得到的产物经去离子水和乙醇充分洗涤至中性，于60℃干燥5 h，得到棕色样品，即为钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂。
3.一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂在降解有机污染物的应用，其特征在于：所述的钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂是用权利要求1或2的方法制备得来的。
4.根据权利要求3所述的一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的应用，其特征在于：将所述的钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂与有机污染物废水充分混合达到吸附-脱附平衡后，向体系中加入氧化剂，在异质结构光催化反应和高级氧化反应协同作用下降解水中有机污染物。
5.根据权利要求4所述的一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的应用，其特征在于：所述的钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂浓度为0.5～1.5 g/L。
6.根据权利要求4所述的一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的应用，其特征在于：所述的有机污染物为抗生素，抗生素的浓度为5～60 mg/L。
7.根据权利要求4所述的一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的应用，其特征在于：所述的氧化剂和钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的质量比为（0.6～1.6）∶1。
8.根据权利要求4或7任意一项所述的一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的应用，其特征在于：所述的氧化剂为过硫酸氢钾。
9.根据权利要求8所述的一种钴掺杂铁酸铋系化合物三相复合催化剂的应用，其特征在于：所述过硫酸氢钾的浓度为1.0～6.0 mmol/L。
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