一种N-ZnO/Ti3C2光催化剂的制备方法及其应用

本发明属于光催化领域，特别涉及一种n-zno/ti3c2光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术：

1、近年来，抗生素应用于各个领域，而四环素类抗生素是运用较广泛，但其不规范的使用会导致生态环境恶化，严重则会威胁到动植物与人体健康。

2、在降解四环素类(tc)抗生素的过程中，如何选择一种高效、成熟稳定、不易造成二次污染的降解四环素类抗生素方法和一种合适的降解材料成为一个值得思考的问题。

3、目前主流的tc的降解方法主要有依靠静电作用对tc进行去除的吸附法、运用生物将抗生素降解为小分子化合物的微生物法、化学法等，化学法主要有电化学法、高级氧化法、光化学降解等，该方法经济方便、相对成熟、稳定，但它们有着以下缺点：降解速率容易受农药浓度限制。

4、半导体材料大多具有光催化性能，半导体光催化技术是一种高效且条件温和、时间持久、安全，被广泛应用于污染物的降解，而本发明正式基于此法。

5、近年来，以光伏为代表的新能源产业却成为发展前景确定性极高的行业之一，而光催化剂能在太阳光、可见光等光源下将有机物污染物氧化分解成无害的小分子且本身不发生变化和损耗，具有时间持久、安全、无毒的优点，因此设计、合成和应用新型高效的材料对降解自然界中残留的tc具有重要意义。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种n-zno/ti3c2光催化剂的制备方法。

2、本发明另一目的在于提供上述方法制备的n-zno/ti3c2光催化剂。

3、本发明再一目的在于提供上述n-zno/ti3c2光催化剂在降解四环素类抗生素中的应用。

4、本发明的目的通过下述方案实现：

5、一种n-zno/ti3c2光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

6、(1)向hcl溶液中依次加入lif和ti3alc2，反应，分离，将沉淀物干燥，得到ti3c2粉末；

7、(2)将锌盐溶液与2-甲基咪唑(mim)溶液混合，分离，将沉淀物干燥，得到前驱物zif-l粉末；

8、(3)将步骤(1)所得ti3c2粉末与步骤(2)所得zif-l粉末混合均匀，煅烧得到n-zno/ti3c2光催化剂。

9、步骤(1)所述hcl溶液的浓度为8-10mol·l-1。

10、步骤(1)所述hcl溶液与lif的用量比为20ml：1g；lif与ti3alc2的质量比为1:1。

11、步骤(1)所述反应的温度为35-40℃；时间为48h。

12、步骤(1)所述分离为离心，离心的转速为4000-4500rpm，时间为20min。

13、步骤(1)所述分离之后用2-4mol·l-1hcl溶液洗涤沉淀物3次。

14、步骤(1)所得干燥为冷冻干燥。

15、步骤(2)所述锌盐为硝酸锌。

16、步骤(2)所述锌盐与2-甲基咪唑的摩尔比为1：8。

17、步骤(2)所述干燥为真空干燥，干燥的温度为50-60℃。

18、步骤(3)所述ti3c2与zif-l的摩尔比为0.4～0.5:1

19、步骤(3)所述混合均匀具体为先将两种粉末分别溶解于水中，超声处理，分离，干燥沉淀物。

20、步骤(3)所述煅烧的温度为400℃；时间为2h。

21、步骤(3)所述煅烧的升温速率为2℃/min。

22、上述方法制备的n-zno/ti3c2光催化剂。

23、上述n-zno/ti3c2光催化剂在降解四环素类抗生素中的应用。

24、本发明的机理为：

25、本发明以锌盐及2-甲基咪唑(mim)制备出n-zno的前驱物zif-l，通过刻蚀ti3alc2得到的多层ti3c2，将zif-l/ti3c2复合物进一步煅烧制备n-zno/ti3c2光催化剂。本发明以掺杂n协同复合ti3c2的方法对zno进行改性，从而提高zno的光催化性能。

26、本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

27、1、本发明将n掺杂到zno中：n掺杂有助于zno由n型半导体结构转变为p型半导体结构，导致zno的能带变窄,减小了zno的带隙，从而增加了光生载流子的分离效率，提高了zno的光催化效率。

28、2、本发明在n-zno中复合ti3c2：ti3c2可作为n-zno的高效协同催化剂，更有助于光生载流子的迁移，提高了该材料的光催化效率。

29、3、本发明将2d zif-l纳米片和2d ti3c2组合：将n-zno的前驱体2d zif-l纳米片和2d ti3c2组合在一起，得到zif-l/ti3c2复合材料，进一步煅烧制备了n-zno/ti3c2光催化剂，为mof衍生半导体/ti3c2光催化剂的制备提供了新的可能性。

30、4、本发明所得n-zno/ti3c2催化剂对四环素类抗生素具有优异的吸附性能以及光催化降解性能。

技术特征：

1.一种n-zno/ti3c2光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述n-zno/ti3c2光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述hcl溶液的浓度为8-10mol·l-1。

3.根据权利要求1所述n-zno/ti3c2光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述hcl溶液与lif的用量比为20ml：1g；lif与ti3alc2的质量比为1:1。

4.根据权利要求1所述n-zno/ti3c2光催化剂的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述n-zno/ti3c2光催化剂的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述n-zno/ti3c2光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述干燥为真空干燥，干燥的温度为50-60℃。

7.根据权利要求1所述n-zno/ti3c2光催化剂的制备方法，其特征在于：

8.根据权利要求1所述n-zno/ti3c2光催化剂的制备方法，其特征在于：

9.权利要求1-8任一项所述方法制备的n-zno/ti3c2光催化剂。

10.权利要求9所述n-zno/ti3c2光催化剂在降解四环素类抗生素中的应用。

技术总结本发明属于光催化领域，公开一种N‑ZnO/Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;光催化剂的制备方法及其应用。本发明以锌盐及2‑甲基咪唑(MIM)制备出N‑ZnO的前驱物ZIF‑L，通过刻蚀Ti<subgt;3</subgt;AlC<subgt;2</subgt;得到的多层Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;，将ZIF‑L/Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;复合物进一步煅烧制备N‑ZnO/Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;光催化剂。本发明所得N‑ZnO/Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;催化剂对四环素类抗生素具有优异的吸附性能以及光催化降解性能。技术研发人员：霍朝晖,余娜,钟泳彤,何泳怡,刘良才,江琪受保护的技术使用者：广东第二师范学院技术研发日：技术公布日：2024/11/14