一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法
阅读说明：本技术 一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法 (Preparation method of carbon nitride-based oxytetracycline residue scavenger ) 是由 何仰清 魏娜梅 马占营 杨谦 姚秉华 于 2020-12-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法,具体为：首先,将MoS-2、g-C-3N-4和去离子水混合,超声处理；放入高压釜中,进行水热反应,得到MoS-2/g-C-3N-4复合物；将MoS-2/g-C-3N-4复合物分散于去离子水和甲醇的混合溶液中,搅拌,之后向溶液中加入氯金酸溶液,使用氙灯对其照射,并用气泵进行鼓气；洗涤,干燥,得到AuNPs/MoS-2/g-C-3N-4三相复合材料,即为土霉素残留物清除剂。利用纳米金和MoS-2双重敏化的g-C-3N-4复合材料,能对抗生素残留物进行清除,制备过程对设备要求低、反应条件温和,合成工艺简单易于实现。(The invention disclosesA preparation method of the carbon nitride-based oxytetracycline residue scavenger is provided, which comprises the following steps: firstly, MoS 2 、g‑C 3 N 4 Mixing with deionized water, and performing ultrasonic treatment; putting the mixture into a high-pressure kettle for hydrothermal reaction to obtain MoS 2 /g‑C 3 N 4 A complex; mixing MoS 2 /g‑C 3 N 4 Dispersing the compound in a mixed solution of deionized water and methanol, stirring, adding a chloroauric acid solution into the solution, irradiating the chloroauric acid solution by using a xenon lamp, and blowing by using an air pump; washing and drying to obtain AuNPs/MoS 2 /g‑C 3 N 4 The triphase composite material is the oxytetracycline residue scavenger. Using nano gold and MoS 2 Doubly sensitized g-C 3 N 4 The composite material can remove antibiotic residues, the preparation process has low requirement on equipment, the reaction condition is mild, and the synthesis process is simple and easy to realize.)
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法。
背景技术
抗生素残留物作为最严重的环境污染物之一，其对人类健康和生态系统的潜在威胁日益严重，引起人们的广泛关注。土霉素是一种广谱抗生素，在水产及畜禽养殖业中有着广泛的应用，也是全球产量最大的抗生素之一。由于其半衰期较长，大量排放于水体和土壤环境中的土霉素不容易被生物降，导致其在环境中大量的残留。此外，土霉素的残留可以为耐药菌和耐药基因提供良好的繁殖和传播环境，这两种潜在的抗生素耐药性对人和动物都构成了严重的健康威胁。近年来，耐药细菌在世界范围内引起的高发病率表明，抗生素耐药性是21世纪最主要的健康挑战之一。因此，探索有效的抗生素残留消除方法迫在眉睫。
g-C3N4是一种典型的非金属光催化剂，具有不易分解、不易溶于水、耐强碱和强酸腐蚀、廉价易得、节能环保等优点，由于其独特的化学性质和热稳定性，围绕g-C3N4复合光催化材料的合成日渐成为光催化领域的研究热点之。但禁带宽度加大，对可见光的捕获能力低，光生电子对易复合等缺点，大大限制了其实际应用。MoS2具有良好的光敏性、光电响应速率快、催化活性高等特性而广泛应用于光催化领域。另外，纳米金颗粒(AuNPs)具有优异的光学特性和电子传输性能，是一种常用贵金属共催化剂。为研制一种高效的土霉素残留物光催化降解材料，研究一种基于MoS2和AgNPs双重敏化的g-C3N4复合材料尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法，该清除剂能够高效催化降解土霉素残留物。
本发明所采用的技术方案是，一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将MoS2、g-C3N4和去离子水混合，超声处理；然后将其放入高压釜中，进行水热反应，得到MoS2/g-C3N4复合物；
步骤2，将MoS2/g-C3N4复合物分散于去离子水和甲醇的混合溶液中，搅拌，之后向溶液中加入氯金酸溶液，在磁力搅拌条件下，使用氙灯对其照射，并用气泵进行鼓气；待照射完毕后，将反应产物采用去离子水进行洗涤，干燥，得到AuNPs/MoS2/g-C3N4三相复合材料，即为土霉素残留物清除剂。
本发明的特点还在于，
步骤1中，MoS2、g-C3N4和去离子水的质量比为1：99～199：39601。
步骤1中，水热反应温度为150～170℃，水热反应时间为10h。
步骤1中，超声处理时间为1h。
步骤2中，氯金酸溶液的质量浓度为4.586mM/ml。
步骤2中，MoS2/g-C3N4复合物、混合溶液、氯金酸溶液的质量比为0.8000：48.0895：0.1650；混合溶液中去离子水和甲醇的体积比为4：1。
步骤2中，搅拌时间为1h；照射时间为30min。
本发明的有益效果是：
本发明方法，利用纳米金和MoS2双重敏化的g-C3N4复合材料，能对抗生素残留物进行清除，制备过程对设备要求低、反应条件温和，合成工艺简单易于实现；采用该方法制备的三相复合光催化材料AuNPs/MoS2/g-C3N4具有高的可见光捕获能力、电子和空穴分离、传输效果好、光催化降解性能高；该方法可为制备其它基于碳化氮的多相光催化材料提供了可靠参考依据。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的AuNPs/MoS2/g-C3N4三相复合材料的SEM图；
图2是g-C3N4的SEM图；
图3是本发明实施例1制备的AuNPs/MoS2/g-C3N4三相复合材料的FT-IR光谱图；
图4是本发明实施例1制备的10％AuNPs/0.5％MoS2/g-C3N4三相复合材料以及g-C3N4的紫外漫反射谱图；
图5是本发明实施例1制备的10％AuNPs/0.5％MoS2/g-C3N4三相复合材料以及g-C3N4的阻抗分析图；
图6是本发明实施例1制备的AuNPs/MoS2/g-C3N4三相复合材料光催化降解土霉素产物紫外可见光分析谱图；
图7是本发明制备的5％AuNPs/1％MoS2/g-C3N4三相复合材料光催化降解土霉素产物紫外可见光分析谱图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法，以MoS2和g-C3N4为起始产物，采用水热法制备MoS2/g-C3N4复合物光催化材料，再以氯金酸为金源，采用光还原法制备AuNPs/MoS2/g-C3N4三相复合材料，即为土霉素残留物清除剂；
具体按照以下步骤实施：
步骤1，将MoS2、g-C3N4和去离子水混合，超声处理1h；然后将其放入高压釜中，进行水热反应，待反应结束，拿出高压釜，在通风橱中打开，得到MoS2/g-C3N4复合物；
MoS2、g-C3N4和去离子水的质量比为1：99～199：39601；
水热反应温度为150～170℃，水热反应时间为10h；
步骤2，将MoS2/g-C3N4复合物分散于去离子水和甲醇的混合溶液中，常温搅拌1h，之后向溶液中加入氯金酸溶液，在磁力搅拌条件下，使用氙灯(250W)对其照射30min，并用气泵进行鼓气；待照射完毕后，将反应产物采用去离子水进行洗涤，干燥，得到AuNPs/MoS2/g-C3N4三相复合材料，即为土霉素残留物清除剂；
氯金酸溶液的质量浓度为4.586mM/ml；
MoS2/g-C3N4复合物、混合溶液、氯金酸溶液的质量比为0.8000：48.0895：0.1650；
混合溶液中去离子水和甲醇的体积比为4：1。
本发明是一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法，用纳米金和MoS2双重敏化的g-C3N4复合材料合成抗生素残留清除剂，节约原料成本，操作简单，成功地合成了对抗生素残留物清除复合材料。
实施例1
本发明是一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法，具体按照以下步骤实施：
称取MoS2 0.004g；再取g-C3N4 0.796g。将取好的0.004g MoS2与0.796g g-C3N4置于同一烧杯中，加去离子水60mL，超声处理1h。然后将其放入高压釜中，在150℃环境中保温10h。待反应结束后，拿出高压釜，在通风橱中打开，得到0.5％MoS2/g-C3N4复合物光催化材料。先配制10mL 48.56mM氯金酸溶液备用(避光、干燥条件保存)。取0.1895g 0.5％MoS2/g-C3N4复合物加入到40mL去离子水和10mL甲醇混合溶液中，常温搅拌1h。精确量取两份2.320mL氯金酸溶液分别加入到0.2g 0.5％MoS2/g-C3N4复合物中。在磁力搅拌条件下，使用氙灯(250W)对其照射30min，并用气泵进行鼓气。
待照射完毕，将相关材料分别洗涤干燥，并标记为10％AuNPs/0.5％MoS2/g-C3N4。
图1为实施例1制备的AuNPs/MoS2/g-C3N4三相复合材料的SEM图。图2为g-C3N4的SEM图，通过对SEM图的比较，可以清晰看出此石墨相氮化碳为层状多孔型结构，MoS2以及AuNPs较好的负载在了石墨相氮化碳上，形成了10％AuNPs/0.5％MoS2/g-C3N4三相复合材料。
图3是实施例1制备的10％AuNPs/0.5％MoS2/g-C3N4三相复合材料的FT-IR光谱图。由图可以看出：3261和3162cm-1信号可归属与N-H的伸缩振动，1200-1650cm-1区域可以明显观察到典型的C＝N杂环伸缩模式，其中492cm-1处的峰归属于典型的Mo-S伸缩振动，进一步证明了10％AuNPs/0.5％MoS2/g-C3N4三相复合材料的成功合成。
图4是实施例1制备的10％AuNPs/0.5％MoS2/g-C3N4三相复合材料以及g-C3N4的紫外漫反射谱图。对此紫外漫反射谱图进行比对分析，可以发现复合材料比氮化碳对可见光的响应提高了许多，说明使用纳米金及二硫化钼对石墨相氮化碳进行敏化改性，以增强其对可见光的捕获性能得了较理想效果。
图5是实施例1制备的10％AuNPs/0.5％MoS2/g-C3N4三相复合材料以及g-C3N4的阻抗分析图。图谱上的半圆弧显示了电极表面的反应速率，较小的圆弧意味着光生电子-空穴对的有效分离，电荷迁移效率更高，复合材料的弧半径小于g-C3N4，且其阻抗值都小于50Ω，说明它们都有良好的光诱导的电子传输性能。
图6及图7是不同比例的AuNPs/MoS2/g-C3N4三相复合材料光催化降解土霉素产物紫外可见光分析谱图。由图可以清晰看出三相复合材料对土霉素都具有较强清除作用，其中，10％AuNPs/0.5％MoS2/g-C3N4复合材料可在160min内对土霉素的清除率可达83.0％。充分证明经纳米金和二硫化钼双重敏化的石墨相氮化碳对土霉素有较良好的清除作用。
实施例2
本发明一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法，具体按照以下步骤实施：
称取MoS2 0.008g；再取g-C3N4 0.796g。将取好的0.008g MoS2与0.796g g-C3N4置于同一烧杯中，加去离子水60ml，超声处理1h。然后将其放入高压釜中，在160℃环境中保温10h。待反应结束后，拿出高压釜，在通风橱中打开，得到1％MoS2/g-C3N4复合物光催化材料。先配制10mL 48.56mM氯金酸溶液备用(避光、干燥条件保存)。取0.1778g 1％MoS2/g-C3N4复合物加入到40mL去离子水和10mL甲醇混合溶液中，常温搅拌1h。精确量取两份1.100mL氯金酸溶液加入到0.1778g 1％MoS2/g-C3N4复合物中。在磁力搅拌条件下，使用氙灯(250W)对其照射30min，并用气泵进行鼓气。待照射完毕，将相关材料分别洗涤干燥，并标记为5％AuNPs/1％MoS2/g-C3N4。