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四环素是一种广泛使用的抗生素类药物,近来有报道证实,四环素类药物已经演变为世界第二大抗生素。尽管四环素在农业、畜牧业以及人体健康领域发挥了巨大作用,但是其滥用导致了严重的环境问题。它们在水体环境中大量存在,并可能导致水体中抗性基因的产生和扩散,严重危害生态环境安全。如何处理去除水体中的抗生素已经成为一个巨大的挑战。 去除四环素的方法有多种,如物理方法、化学方法以及生物方法,其中光催化处理由于具有较高的去除效率而受到广泛关注。TiO2是使用最多一种催化剂,然而 TiO2只能利用3-5%的太阳光,限制了其实际应用。近来铋系催化剂钨酸铋(Bi2WO6)被广泛应用在可见光激发的光催化反应中,其结构属于钙钛矿层状结构,有利于光电子的传递。然而 Bi2WO6存在光生空穴电子复合率较高的缺点,为了克服这一缺点,我们采用水热法将多壁碳纳米管(MWNTs)负载在Bi2WO6上,并将该复合催化剂用于去除水体中的四环素。 本课题利用简单的水热合成法制备多壁碳纳米管-钨酸铋(MWNTs-Bi2WO6)复合催化剂,得到的复合催化剂是一种具有三维(3D)介孔结构的MWNTs-Bi2WO6微米球光催化剂,利用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)以及 X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,说明 MWNTs与 Bi2WO6是通过化学作用结合在一起。相对于纯Bi2WO6,MWNTs-Bi2WO6复合材料的光催化活性有明显提升,四环素的降解效率提高。当MWNTs的比例为3%时,复合催化剂的光催化活性最佳,几乎所有四环素(20 mg/L)在模拟太阳光照射60分钟下可被完全降解,比纯Bi2WO6的降解效率提高了近35%。催化剂的加入量,四环素的初始浓度以及反应溶液的酸碱性都会对降解效率产生影响。通过多种表征技术发现,复合催化剂中的MWNTs有利于光生电子的传递,加速光生空穴电子对的分离,并且 MWNTs可以提高催化剂对光的吸收和对四环素的吸附,从而促进复合催化剂对四环素去除速率。 四环素在3% MWNTs-Bi2WO6微米球上的吸附过程符合虚拟二级吸附模型以及Langmuir吸附等温式,更重要的是,通过傅里叶红外和微商热重的表征发现,吸附在表面的四环素在光催化1小时后几乎没有降解,而此时溶液中的四环素基本上降解完毕。但是降解3个小时和5个小时后,吸附的四环素转换成其他物质,从而证明,在体系中所有的四环素,无论是在水中和吸附在MWNTs-Bi2WO6表面的在3个小时之内可以被完全降解。