本發(fā)明涉及以cocl2為鈷源制備co3o4納米線光催化劑，并將所制備得到的光催化劑用于光催化降解有機(jī)染污物的研究，屬于環(huán)境材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人類健康及生活質(zhì)量的大幅提高，藥品及個(gè)人護(hù)理品的廣泛使用，其生產(chǎn)和使用對環(huán)境的負(fù)擔(dān)較大。這類化學(xué)物質(zhì)具有環(huán)境效應(yīng)、遺傳毒性效應(yīng)和生理生態(tài)毒性，抗生素就是其中代表性化合物?？股厥且活惪刂聘腥拘约膊『皖A(yù)防、治療動(dòng)植物病蟲害的藥物，其不合理使用導(dǎo)致大量的殘留物進(jìn)入環(huán)境，對生態(tài)環(huán)境及人體健康帶來了嚴(yán)重危害。同時(shí)其成分復(fù)雜，難于處理。其中四環(huán)素是最廣泛使用的抗生素之一，其廣泛用于動(dòng)物疾病的治療，但由于畜禽的不完全吸收導(dǎo)致大量的四環(huán)素通過動(dòng)物糞便和尿液排出體外,而大量施用含四環(huán)素的畜禽糞肥可能會(huì)導(dǎo)致環(huán)境中四環(huán)素的累積，并可能導(dǎo)致了細(xì)菌耐藥性，長期攝入人體會(huì)引起胃腸道刺激、二重感染、會(huì)形成四環(huán)素牙，會(huì)抑制嬰兒骨骼發(fā)育，會(huì)引起嚴(yán)重肝損傷或加重原有的腎損傷，會(huì)引起光敏反應(yīng)和前庭反應(yīng)。

光催化技術(shù)作為一種高級氧化技術(shù),可有效地降解廢水中的有機(jī)物，具有應(yīng)用范圍廣、氧化能力強(qiáng)、無二次污染等優(yōu)點(diǎn),在處理難降解且生物毒性大的抗生素廢水方面具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，我們制備了co3o4納米線光催化劑，該催化劑可以對水中較低濃度的污染物進(jìn)行迅速的表面富集和凈化，從而加快了光催化降解的反應(yīng)速度，具有較好的光催化活性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明以水解法、高溫煅燒法為技術(shù)手段，制備出co3o4納米線光催化劑。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種co3o4納米線光催化劑，所述co3o4納米線光催化劑為一維線條狀結(jié)構(gòu)；將0.1g所述co3o4納米線光催化劑用于降解100ml、20mg/l四環(huán)素，在60min內(nèi)降解率達(dá)到了71%。

一種co3o4納米線光催化劑的制備方法，步驟如下：

將cocl2和尿素加入到去離子水中，恒溫磁力攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，將產(chǎn)品收集，洗滌，烘干，將烘干后的樣品置于管式爐中，在空氣條件下煅燒，得到co3o4納米線。

所述的cocl2、尿素與去離子水的用量比為0.1~1g：3g：50ml。

恒溫磁力攪拌反應(yīng)的溫度為95℃，時(shí)間為8h。

所述煅燒的溫度為300℃，時(shí)間為3小時(shí)，升溫速率為2°/min。

實(shí)驗(yàn)通過控制改變cocl2的質(zhì)量，同時(shí)保持其他參數(shù)不變，考察不同cocl2的質(zhì)量對光催化活性的影響。最后，根據(jù)cocl2的用量，將所制備的樣品標(biāo)記為cocl2-0.1，cocl2-0.2，cocl2-0.3，cocl2-0.4，cocl2-0.5，cocl2-0.6，cocl2-0.8，cocl2-1.0。

本發(fā)明中所用的氯化鈷、尿素、無水乙醇，均為分析純，購于國藥化學(xué)試劑有限公司。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明通過一步法成功制備了co3o4納米線，并成功將其作為光催化劑降解廢水中的四環(huán)素的目的。方法操作簡便且成本較低，是一種綠色環(huán)保的高效處理技術(shù)。

附圖說明

圖1為co3o4納米線的sem圖；

圖2為不同cocl2含量的光催化劑在含有四環(huán)素廢水中的光催化降解效果圖，co3o4-0.1，co3o4-0.2，co3o4-0.3，co3o4-0.4，co3o4-0.5，co3o4-0.6，co3o4-0.8，co3o4-1.0；

圖3為co3o4-0.5（性能最佳）光催化劑光催化降解四環(huán)素溶液的5次循環(huán)光催化效果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

本發(fā)明中所制備的光催化劑的光催化活性評價(jià)：在dw-01型光化學(xué)反應(yīng)儀（購自揚(yáng)州大學(xué)城科技有限公司）中進(jìn)行，將100ml、20mg/l四環(huán)素模擬廢水加入反應(yīng)器中，然后加入制得的光催化劑0.1g，磁力攪拌30min后，開啟氙燈和曝氣裝置通入空氣保持催化劑處于懸浮或飄浮狀態(tài)，光照過程中間隔10min取樣分析，離心分離后取上層清液在分光光度計(jì)λmax=357nm處測定吸光度，并通過公式：dr=(c0-c)×100/c0算出其降解率dr，其中c0為達(dá)到吸附平衡后濃度，c為t時(shí)刻測定的四環(huán)素溶液的濃度，t為反應(yīng)時(shí)間。

實(shí)施例1：

（2）co3o4納米線的制備

分別稱取cocl2（0.1g，0.2g，0.3g，0.4g，0.5g，0.6g，0.8g，1.0g）和3.0g的尿素加入到50ml的去離子水中，95°c磁力攪拌8h，反應(yīng)后，將產(chǎn)品收集，用蒸餾水和乙醇多次洗滌，烘干，然后將樣品放在一個(gè)瓷舟中裝入管式爐中，300°c，3h，2°/min在大氣壓力下（空氣條件）。實(shí)驗(yàn)通過控制改變cocl2的質(zhì)量，同時(shí)保持其他參數(shù)不變，考察不同cocl2的質(zhì)量對光催化活性的影響。最后將所制備的樣品標(biāo)記為cocl2-0.1，cocl2-0.2，cocl2-0.3，cocl2-0.4，cocl2-0.5，cocl2-0.6，cocl2-0.8，cocl2-1.0。

實(shí)施例2：

按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是（1）中稱取0.1g的co3o4-0.1樣品在光化學(xué)反應(yīng)儀中進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，測得該光催化劑對四環(huán)素的降解率在60min內(nèi)達(dá)到24%。

實(shí)施例3：

按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是（1）中稱取0.1g的co3o4-0.2樣品在光化學(xué)反應(yīng)儀中進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，測得該光催化劑對四環(huán)素的降解率在60min內(nèi)達(dá)到33%。

實(shí)施例4:

按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是（1）中稱取0.1g的co3o4-0.3樣品在光化學(xué)反應(yīng)儀中進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，測得該光催化劑對四環(huán)素的降解率在60min內(nèi)達(dá)到43%。

實(shí)施例5：

按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是（1）中稱取0.1g的co3o4-0.4樣品在光化學(xué)反應(yīng)儀中進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，測得該光催化劑對四環(huán)素的降解率在60min內(nèi)達(dá)到52%。

實(shí)施例6：

按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是（1）中稱取0.1g的co3o4-0.5樣品在光化學(xué)反應(yīng)儀中進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，測得該光催化劑對四環(huán)素的降解率在60min內(nèi)達(dá)到71%。

實(shí)施例7：

按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是（1）中稱取0.1g的co3o4-0.6樣品在光化學(xué)反應(yīng)儀中進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，測得該光催化劑對四環(huán)素的降解率在60min內(nèi)達(dá)到61%。

實(shí)施例8：

按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是（1）中稱取0.1g的co3o4-0.8樣品在光化學(xué)反應(yīng)儀中進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，測得該光催化劑對四環(huán)素的降解率在60min內(nèi)達(dá)到48%。

實(shí)施例9：

按實(shí)施例1制備工藝同樣步驟進(jìn)行，不同的是（1）中稱取0.1g的co3o4-1.0樣品在光化學(xué)反應(yīng)儀中進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，測得該光催化劑對四環(huán)素的降解率在60min內(nèi)達(dá)到39%。

圖1是co3o4納米線的sem圖，從圖a中可以看出co3o4是一維線條狀，從圖b是co3o4放大的sem圖，從中可以看出co3o4是納米級線條狀。

從圖2中可以看出，co3o4-0.5降解四環(huán)素的活性最好，降解率達(dá)到71%。

圖3展示co3o4-0.5降解四環(huán)素溶液的5次循環(huán)實(shí)驗(yàn)，co3o4-0.5光催化劑光催化降解率的變化很小，說明所制備的co3o4-0.5光催化劑具有良好的光化學(xué)穩(wěn)定性。