CuxO材料的一步法煅烧制备方法及其在降解抗生素中的应用

技术领域

本发明涉及光催化处理及抗生素处理技术领域，具体涉及一种Cu

背景技术

近年来，抗生素引起的环境问题已被广泛报道。以四环素(TC)为代表的抗生素由于在畜牧业和临床医学中的过度使用以及大量排放到环境介质中而越来越受到人们的关注。TC的大量使用和释放增加了耐药菌的环境风险，因此有效消除其环境风险和危害具有重要意义。

目前已有多种技术用于去除废水中的TC，包括膜分离、吸附和生物处理。然而，这些方法在处理过程中都暴露出一些缺点。例如，膜分离吸附是通过物理方式而不是降解方式去除TC，导致TC依旧存在。在这种情况下，考虑到上述方法的缺点，选择一种有效的技术来消除TC是非常可取的。

高级氧化工艺(AOPs)因其对难降解污染物具有较高的降解效率和解毒能力，被认为是去除环境介质中TC最有效的技术之一。目前AOPs主要包括Fenton、类Fenton和氧化三种类型，其中以·OH为主。与基于·OH的AOPs相比，硫酸盐自由基型AOPs(SR-AOPs)通过活化过氧单硫酸盐(PMS)在控制持久性有机污染物方面具有很大的优势。

金属有机框架(Metal organic Frameworks,MOFs)是一类由金属节点(Fe,Co和Cu等)和有机连接剂组成的具有吸引力的晶体材料，在活化PMS方面被广泛应用。PMS活化除了自由基激活途径外，还有非自由基激活途径，非自由基活化因其具有较低的能量成本和优异的氧化能力而被认为是一种非常优秀的活化方法。然而，Cu-MOFs衍生的铜氧化物作为SR-AOPs催化剂的应用和机理还很少。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种Cu

本发明为了实现其目的，采用的技术方案是：

一种Cu

1)取铜氧化物与有机化合物溶于有机溶剂中，加热反应10-14h，加热温度为100-130℃，所述铜氧化物选自硝酸铜、醋酸铜和硫酸铜，所述有机化合物选自对苯二甲酸、三异丙醇胺和均苯三甲酸；铜氧化物与有机化合物的摩尔比为1﹕0.8-1.2；

2)反应结束后，离心得到固体材料，洗涤干净，烘干；

3)取烘干后的固体材料，在有氧条件下300-400℃煅烧1.5-3h，冷却，即得。

优选地，步骤2)中洗涤采用步骤1)中所述有机溶剂、乙醇和去离子水依次洗涤，优选每种洗涤剂洗涤3次。

优选地，步骤3)中煅烧在马弗炉中煅烧，升温程序为4-6℃/min，优选为5℃/min，煅烧2h；煅烧温度为300-380℃。煅烧温度优选为300-370℃或者320-370℃或者330-360℃或者350℃。

优选地，步骤1)中铜氧化物与有机化合物在120℃中反应12h；所述铜氧化物为硝酸铜，所述有机化合物为对苯二甲酸，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺；优选硝酸铜与对苯二甲酸的摩尔比为1﹕1。

上述中任一项所述的制备方法制得的Cu

优选地，所述抗生素为四环素。

优选地，应用方法为将Cu

在上述应用技术方案中，抗生素的浓度为10-25mg/L，优选20mg/L；

Cu

活化过氧单硫酸盐的加入量为0.25-2mmol/L，优选0.75mmol/L；

降解反应时间为50分钟以上，优选55或60分钟以上。

本发明的有益效果是：通过在一定温度条件下、在有氧条件下煅烧Cu-MOFs制备得到的Cu

附图说明

图1是Cu

图2是TC在Cu-BDC+PMS和Cu

图3是PMS在Cu-BDC+PMS和Cu

图4是不同煅烧温度得到的Cu

图5是TC在单独PMS系统中的降解效率结果。

图6是PMS活化Cu

图7是TC在不同来源的水中的降解效率结果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。

下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法；所用化学试剂和材料，如无特殊说明，均为本领域常规试剂和材料，均可商购获得。

实施例1、制备Cu

按照如下步骤操作：

称取10mmol的硝酸铜和10mmol的对苯二甲酸(H

对得到的Cu-BDC和Cu

利用FTIR技术研究了Cu-BDC和Cu

通过图1c和图d中发现，Cu-BDC和Cu

经分析，Cu

实施例2、降解四环素(TC)实验

催化降解实验在250ml烧杯中进行，温度为室温，磁搅拌。在200mLTC溶液(20mg/L)中加入0.02g实施例1中制备的催化剂Cu

在图2a中，仅Cu-BDC或Cu

并检测PMS在Cu-BDC+PMS和Cu

一方面，Cu

在实际应用中，重复使用是多相催化剂的一个重要指标。为了评价Cu

为了评价Cu