多功能磁性石墨烯-BiMO复合光催化剂的研制及其去除水中抗生素的机理研究

This project aimed at the preparation of mutifuctional magnetic graphene-BiMO composite photocatalysts,which showed high adsorption activity,visible light photocatalytic activity and magnetically separable activity.Then,the obtained photocatalysts were used to remove antibiotics in water environment.The main object was to exploit the preparation method and reaction mechanism of the multifuctional magnetic graphene-BiMO composite photocatalysts.We would exposure the relationship of the adsorption activity,photocatalytic activity,magnetic activity of the photocatalysts with their surface properties.The mechanisms of antibiotics adsorption and degradation under visible light would be illustrated.The key factor which influence the efficiency of adsorption and degradation for antibiotics would also be found out.The degradation pathway of antibiotics would be investigated. Therefore,the project would find a new way for the remove of antibiotics in water environment. It will enrich the theory of adsorption and photocatalysis and extend the application of photocatalysis technology.

针对我国水体中存在的抗生素污染问题，本项目拟研制同时具备吸附功能、可见光光催化功能和可磁分离功能的磁性石墨烯-铋基多元氧化物（BiMO）复合光催化剂，以用来去除水环境中的抗生素类污染物。本研究旨在开发有效的多功能磁性石墨烯-BiMO复合光催化剂的制备方法和原理；并揭示复合光催化剂各组分含量和表面特性与其吸附功能、光催化氧化功能、磁分离功能间的内在关联；阐明典型抗生素污染物（四环素、泰乐菌素、甲砜霉素和氟甲砜霉素）在复合光催化剂表面的吸附机理以及饱和吸附后在可见光照射下的光催化氧化机理；明确影响吸附效率和光催化效率的关键因素；揭示抗生素的降解途径。本课题的开展将对水环境中难降解抗生素类污染物的去除提供一个新思路，对于丰富吸附理论及光催化理论，拓宽光催化材料的选择和应用范围具有积极意义。

为了去除水环境中的抗生素污染问题，本项目研制了同时具备吸附功能、可见光光催化功能和可磁分离功能的磁性石墨烯－铋基多元氧化物复合光催化剂。采用具有大比表面积、吸附能力强的石墨烯与具有可见光活性的铋基多元氧化物复合，外加具有磁性的颗粒，使得该催化剂可在磁场的作用下与水体分离。在项目的进行过程中，我们获得了多功能磁性石墨烯-BiMO复合光催化剂的制备方法、结构、外观形貌等理化性能，研究了各组分含量与其吸附功能、光催化氧化功能、磁分离功能间的内在关联；探讨了典型抗生素污染物（四环素、泰乐菌素、甲砜霉素和氟甲砜霉素）在复合光催化剂表面的吸附活性以及饱和吸附后在可见光照射下的光催化氧化活性，同时分析了抗生素的降解途径。通过本课题的开展，为水环境中难降解抗生素类污染物的去除提供了一个新的思路：选择铋基多元氧化物可充分利用太阳光中占多数的可见光部分，减少对人工光源的依赖；石墨烯的加入，不仅能提供大的比表面积、大大提高材料的吸附能力，它具有强的电子传输能力，可降低光生载流子的复合几率，从而提高催化效率；有磁性材料的加入，使得光催化剂与水体的分离变得简单易行，并且可解决复合光催化剂的回收困难的问题，利于材料的重复利用。