一种磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂及其制备方法

810℃，得到生物炭粗产物；对所述生物炭粗产物洗涤、干燥，得到生物炭产物。
10.可选地，所述对所述生物炭粗产物洗涤、干燥，得到生物炭产物，具体可以包括：使用氢氧化钠溶液洗去所述生物炭粗产物中的硅酸盐；使用盐酸溶液洗去所述生物炭粗产物中的金属杂质；使用去离子水对所述生物炭粗产物的反复洗涤至中性；真空干燥，得到生物炭。
11.可选地，制备钴铁氧体粉末的步骤具体可以包括：将fe(no3)3·
9h2o溶于水中，得到硝酸铁溶液；将co(no3)2·
6h2o溶于水中，得到硝酸钴溶液；将所述硝酸钴溶液缓慢倒入所述硝酸铁溶液中，调节ph值为11至13(例如，可以调节ph值为12)，搅拌，得到反应前溶液；将所述反应前溶液置于高压反应釜中，在第一温度下反应第一时长(具体地，所述第一温度为160℃至200℃；所述第一时长为11小时至13小时；可选地，在180℃下反应12小时)，得到反应后溶液；将所述反应后溶液中的固体物干燥、研磨，得到钴铁氧体粉末。
12.可选地，制备钨酸铋溶液的步骤具体可以包括：将bi(no3)3·
5h2o溶于硝酸溶液中，得到硝酸铋溶液；将na2wo4·
2h2o溶于水中，并加入氢氧化钠溶液，得到钨酸钠溶液；在搅拌中，将钨酸钠溶液缓慢滴加至所述硝酸铋溶液中，得到含白色沉淀物的钨酸铋溶液。
13.可选地，加入至所述钨酸铋溶液中的生物炭的质量，可以为所述钨酸铋溶液中的钨酸铋的质量的3％；加入至所述钨酸铋溶液中的钴铁氧体粉末的质量，可以为所述钨酸铋溶液中的钨酸铋的质量的3-10％；优选地，加入至所述钨酸铋溶液中的钴铁氧体粉末的质量，可以为所述钨酸铋溶液中的钨酸铋的质量的5％。
14.可选地，采用水热法制备得到磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的步骤具体可以包括：取适量所述生物炭和适量所述钴铁氧体粉末，加入至所述钨酸铋溶液中，剧烈搅拌，得到浑浊液体；将所述浑浊液体置于高压釜中，在第二温度下反应第二时长(具体地，所述第二温度为160℃至200℃；所述第二时长为5小时至7小时；可选地，在180℃下反应6小时)，得到复合光催化剂产物溶液；将所述复合光催化剂产物溶液弃去上清液后，洗涤、干燥，得到磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂。
15.本说明书一个实施例至少能够达到以下有益效果：通过使用生物炭为载体，以铋系光催化剂bi2wo6与钴铁氧体(cofe2o4)为负载材料，制备得到磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂，能够提升光催化剂对污染物的去除效率，且提升粉末催化剂的回收效率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的扫描电子显微镜(scanning electronic microscopy，sem)图像；
18.图2是本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的mapping能谱图；
19.图3是本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的能量散射光谱(energy dispersive spectroscopy，eds)图谱；
20.图4是本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的x射线衍射(x-ray diffraction，xrd)图谱；
21.图5是本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的透射电镜图像；其中，a为普通透射电子显微镜(transmission electron microscope，tem)图像，b为选区电子衍射(selectedarea electron diffraction，saed)图像，c为高分辨透射电子显微镜(hrtem)图像；
22.图6是本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂以及钨酸铋和钴铁氧体的傅立叶红外线变换(fourier transform infra-red，ftir)图谱；
23.图7是本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂以及钨酸铋的紫外-可见光光谱(ultraviolet
–
visible spectroscopy，uv-vis)图谱；
24.图8示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂以及钨酸铋的带隙能图谱；
25.图9是本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂以及钨酸铋的氮气吸附-脱附等温线；
26.图10是本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂以及钴铁氧体的磁滞回线图谱；
27.图11示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂对环丙沙星(ciprofloxacin，cip)的吸附性能曲线；
28.图12是本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂对四环素(tetracycline，tc)的吸附性能曲线；
29.图13示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂对环丙沙星(ciprofloxacin，cip)和四环素(tetracycline，tc)二元体系中的cip的光催化降解曲线；
30.图14是本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂对环丙沙星(ciprofloxacin，cip)和四环素(tetracycline，tc)二元体系中的tc的光催化降解曲线。
具体实施方式
31.光催化氧化法是通过光激发将光能转化为化学能，使催化剂产生
·
oh和
·o2-来降解有机污染物。不同的光催化剂对于抗生素的吸附-降解效率不尽相同。bi2wo6作为众多光催化剂的一种，因其自身特殊的层状结构与能带位置使bi2wo6具有良好的可见光响应能力，并且能带结构相较于其他催化剂更易于调整，使得在光催化降解污染物的反应过程中发挥更好的作用。
32.但是，单一bi2wo6半导体催化剂仍然存在着可见光吸收低、禁带宽度宽、电子空穴重复率高等瓶颈问题，导致污染物处理效果不理想、光催化活性差。因此，需要提高bi2wo6在可见光范围内的光催化活性。例如，可以通过采取如构建异质结构、离子掺杂、表面修饰以及缺陷工程等技术策略对bi2wo6光催化材料进行改性，对其进行调控以期提高对可见光的吸收范围，从而进一步增强铋系半导体催化剂的光催化活性。
33.同时，单一的bi2wo6对污染物的吸附效果也有待提高。因此，选择一种具有高吸附性的多孔材料作为bi2wo6的载体，在提高光催化剂吸附效果的同时又能更好的实现固液分
离。尽管如此，在以往的研究中粉末催化剂的回收往往需要离心、过滤等繁琐的步骤。并且在实际应用中还存在着易流失造成二次污染的弊端。
34.鉴于此，在本说明书的一个或多个实施例中，为了提高光催化剂对污染物的去除效率，将吸附法与光催化技术联用。且引入磁性物质，在添加外部磁场的作用下可以有效的提高粉末催化剂回收效率。
35.在本说明书的一个或多个实施例中，在复合光催化剂中，引入了比表面积巨大且官能团结构丰富的生物炭材料。一方面，具有多孔结构的生物炭材料可以作为光催化材料固定化的良好支撑，并且bi2wo6光催化剂可以沉积在其孔隙中避免发生团聚现象；另一方面，生物炭表面的官能团可以加速复合光催化剂对污染物的吸附，进而与光生电子-空穴迅速发生反应，提高反应体系的光催化效率。
36.在本说明书的一个或多个实施例中，在复合光催化剂中，引入了具有良好的电磁性、光响应性和易于回收等特点的铁氧体。具体地，具有(1.9ev)的钴铁氧体(cofe2o4)不仅具有磁性，还因其窄带隙，能够一定程度提升催化剂的光催化性能。
37.在本说明书的一个或多个实施例中，通过水热法，首次成功制备出磁性生物炭基钨酸铋复合光催化材料，并对制备出的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂进行表征分析和抗生素降解效果评价。在本说明书的一个或多个实施例中，所选取的载体生物炭(bc)，作为农业废弃生物质在我国东北地区存储量大，价格相对便宜，具有节约成本废物利用的优点。所选择的负载材料为铋系光催化剂bi2wo6与钴铁氧体(cofe2o4)，这些材料为实现农业废弃生物质与光催化剂联用，在实际应用中提高光催化剂的效率提供了绿色和经济的解决方案。
38.为使本说明书一个或多个实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书一个或多个实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书一个或多个实施例保护的范围。
39.实施例1：磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的制备方法
40.1.1生物炭(biochar，bc)的制备
41.本说明书实施例以中国北方盛产的玉米秸秆为原料来制备生物炭。可选地，制备生物炭的原料还可以包括诸如小麦、水稻、薯类、油菜、棉花、甘蔗等农作物秸秆。
42.预处理：将玉米秸秆去叶、根，使用去离子水洗涤若干次(例如，3次)，80℃下在烘箱中烘干至恒重。而后，将玉米茎磨成粉末并过60目筛。
43.可以将1g玉米茎粉转移到坩埚中，然后在管式炉中，在n2保护下加热，具体地，以5℃
·
min-1
的升温速率升温至800℃(升温过程2h)。加热完成后，制备的样品用1m naoh和2m hcl各洗涤2h，以分别去除硅酸盐和金属杂质。然后用去离子水反复洗涤样品直至中性。最后，在60℃的真空烘箱中干燥8h，得到生物炭产物，记为bc。
44.1.2钴铁氧体(cofe2o4)的制备
45.称取5mmol fe(no3)3·
9h2o溶于30ml水中记为a；2.5mmol co(no3)2·
6h2o溶于10ml水中记为b。溶解后将b缓慢倒入a中，用naoh(2mol/l)调节ph＝12，再搅拌5h。将上述溶液转移到100ml高压反应釜中，并在180℃下加热12h。冷却后先后使用无水乙醇与去离子水
交替反复洗涤并抽滤，得到的样品置于烘箱内在60℃条件下干燥4h，最后用玛瑙研钵将其研磨至均匀的粉末状，即得到钴铁氧体粉末，记为cofe2o4。
46.1.3磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂(cofe2o4/bc/bi2wo6)的制备
47.将2mmol bi(no3)3·
5h2o溶于40ml(0.3mol/l)hno3中，记为c；1mmol na2wo4·
2h2o溶于20ml去离子水中，而后再加入20ml(0.2mol/l)naoh，记为d。二者完全溶解后，在磁力搅拌的作用下将d缓慢滴加至c中，可以观察到混合溶液立即产生白色沉淀，在此状态下搅拌1h。
48.而后取适量的bc与cofe2o4加入混合溶液中，使bc占bi2wo6质量的3％，cofe2o4占bi2wo6质量的5％，剧烈搅拌5h。最后，将浑浊液体转移到100ml高压釜中，并在180℃下保持6h。冷却至室温后，弃去上清液，洗涤三次并在65℃下干燥6小时。收集的样本为5cfo/3bc/bwo。在5cfo/3bc/bwo中，cfo表示cofe2o4，bwo表示bi2wo6，5cfo表示cfo的质量为bwo的质量的5％，3bc表示bc的质量为bwo的质量的3％。
49.在其他实施例中，可以调节加入至混合溶液中的bc占bi2wo6质量比以及加入至混合溶液中的cofe2o4占bi2wo6质量比，由此，能够得到一系列不同负载比的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂，例如，5cfo/4bc/bwo、3cfo/3bc/bwo、7cfo/3bc/bwo、10cfo/3bc/bwo等。
50.1.4钨酸铋(bi2wo6)的制备
51.为了对本说明书实施例中制备的复合光催化剂的性能进行对比评价，制备了纯bi2wo6(bwo)作为参照物。
52.将2mmol bi(no3)3·
5h2o溶于40ml(0.3mol/l)hno3中，记为e；1mmol na2wo4·
2h2o溶于20ml去离子水中，而后再加入20ml(0.2mol/l)naoh，记为f。二者完全溶解后，在磁力搅拌的作用下将f缓慢滴加至e中，可以观察到混合溶液立即产生白色沉淀，在此状态下搅拌1h。
53.将浑浊液体转移到100ml高压釜中，并在180℃下保持6h。冷却至室温后，弃去上清液，洗涤三次并在65℃下干燥6小时。收集的样本为bi2wo6，可以记为bwo。
54.实施例2：磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的产品表征
55.在本说明书的一个或多个实施例中，利用x射线衍射(xrd)、扫描电镜(sem)、透射电镜(tem、hrtem)、能谱(edx)、x射线/紫外光电子能谱(xps/ups)等方法对5cfo/3bc/bwo样品进行结构、晶型、形貌、纯度、元素分布和价态进行表征分析，获得晶面暴露信息，分析5cfo/3bc/bwo的结构形式；利用傅里叶红外光谱(ft-ir)观测催化剂表面有机官能团组成，根据催化剂样品在紫外及可见光区的吸收带边和吸收峰强度的变化等分析催化剂的光学性能变化；采用比表面积分析仪(bet)对5cfo/3bc/bwo的孔径结构进行分析。
56.图1示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的扫描电子显微镜(scanning electronic microscopy，sem)图像。
57.在图1中，a为本说明书实施例制备的bi2wo6在10μm下呈现出均匀的花状纳米分层结构；bi2wo6的分层式结构使得bi2wo6具有更大的比表面积。
58.在图1中，b为本说明书实施例制备的生物炭(bc)；生物炭(bc)的微观结构为具有多孔的杆状结构。
59.在图1中，c为本说明书实施例制备的cofe2o4的球状颗粒。其中，由于cofe2o4的磁性性质，使得图中伴有轻微的团聚现象。
60.在图1中，d为本说明书实施例制备的5cfo/3bc/bwo的微观形貌；其中bc为载体，通过水热法使cofe2o4和bi2wo6负载于bc上，使复合后的bc表面变得粗糙，制得5cfo/3bc/bwo复合光催化剂。
61.图2示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的mapping能谱图。
62.在图2中，a至f依次表示本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂中bi、c、o、w、fe、co六种元素的分布图。
63.在图2中，a至f中显示出六种元素的均匀分布，能够确保与污染物的充分接触，以便将污染物充分降解。
64.图3示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的能量散射光谱(energy dispersive spectroscopy，eds)图谱。
65.图4示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的x射线衍射(x-ray diffraction，xrd)图谱。
66.在图4中，cofe2o4在2θ＝30.15
°
、35.4
°
、43.1
°
、53.6
°
、57.0
°
、62.6
°
和74.2
°
出现较明显的特征峰，与cofe2o4(jcpds no.221086)的晶格面(220)、(311)、(400)、(422)、(511)、(440)和(533)基本一致。
67.bi2wo6在2θ＝28.3
°
、32.9
°
、47.1
°
、56.0
°
、58.5
°
、68.8
°
、75.9
°
、和78.5
°
处出现特征峰，这些衍射峰均与斜方晶系bi2wo6(jcpds no.39-0256)的晶格面(131)、(200)、(002)、(202)、(133)、(262)、(193)和(204)有着良好的对应关系。
68.5cfo/3bc/bwo复合催化剂与bi2wo6和cofe2o4特征峰的位置一一对应，由于cofe2o4的添加量仅为5％，因此5cfo/3bc/bwo复合催化剂中cofe2o4的特征峰并不明显。
69.图5示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的透射电镜图像。
70.图5中，a为本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的tem图像。其中，边缘较薄处为所制备的纳米花状bi2wo6，而少量阴影处可能是5cfo/3bc/bwo中磁性物质cofe2o4的团聚现象。
71.图5中，b为本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的saed图像。其中，衍射光斑呈环状，这表明制备得的复合催化剂属于多晶结构。
72.图5中，c为本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的hrtem图像。其中，晶面间距d＝0.31nm、d＝0.16nm、d＝0.20nm和d＝0.25nm处分别对应bi2wo6的(131)晶面和(133)晶面以及cofe2o4的(400)晶面和(311)晶面。
73.图6示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂以及钨酸铋和钴铁氧体的傅立叶红外线变换(fourier transform infra-red，ftir)图谱。
74.图6中，由上至下依次为bi2wo6、5cfo/3bc/bwo和cofe2o4的ftir图谱。
75.图6中，cofe2o4在410cm-1
和560cm-1
处显示出了特征峰，分别属于cofe2o4中的co-o和fe-o的伸缩振动峰，由此，证实了制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂中cofe2o4的存在。
76.图6中，bi2wo6的吸收光谱图在570cm-1
、740cm-1
和1385cm-1
处分别显示出了属于bi2wo6的w-o、bi-o和w-o-w的伸缩振动峰，在5cfo/3bc/bwo的图谱中也发现了与co-o、fe-o、
w-o、bi-o和w-o-w相对应的特征峰，由此，证实了5cfo/3bc/bwo复合催化剂的制备成功。
77.图7示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂以及钨酸铋的紫外-可见光光谱(ultraviolet
–
visible spectroscopy，uv-vis)图谱。
78.在图7中，bwo的吸收带边为452nm，5cfo/3bc/bwo的吸收带边为479nm，表明在本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂中，引入cofe2o4使得复合光催化剂材料的吸收阈值发生明显红移，有效的拓宽了催化剂的光响应范围。
79.图8示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂以及钨酸铋的带隙能图谱。
80.在图8中，根据tauc plot方程对bwo和5cfo/3bc/bwo的禁带宽度进行了估算，bwo的eg＝2.83ev，5cfo/3bc/bwo的eg＝2.64ev，证明本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂材料有效的缩短了禁带宽度。
81.图9示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂以及钨酸铋的氮气吸附-脱附等温线。
82.在图9中，bwo和5cfo/3bc/bwo的吸附平衡等温线符合ⅳ型，属于h3型滞后环。表明二者的孔径均属于中孔或大孔型材料，吸附材料与有机污染物之间有较强的相互作用。
83.表1示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的bet比表面积相关参数。图1中的bet比表面积相关参数根据bet比表面积测试法得到。
84.表1bwo和5cfo/3bc/bwo的比表面积相关参数
85.样品比表面积(m2/g)孔容(cm2/g)孔径(nm)bwo15.950.0512.65cfo/3bc/bwo45.640.1513.1
86.如表1中所示，bwo的比表面积为15.95m2/g，相比之下，5cfo/3bc/bwo的比表面积比bwo增加了2倍，可达45.64m2/g。这是由于多孔材料bc的添加，使5cfo/3bc/bwo拥有更大的比表面积。
87.进一步对材料的孔容孔径进行计算可得bwo与5cfo/3bc/bwo的孔容分别为0.05cm2/g和0.15cm2/g，孔径分别为12.6cm2/g和13.1cm2/g。二者比较来看，孔容孔径也大幅度的增加。比表面积和孔容的增大可提供更多的活性位点并且吸附更多的污染物使得复合后的催化效率更为优越。
88.图10示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂以及钴铁氧体的磁滞回线图谱。
89.在图10中，cofe2o4、5cfo/3bc/bwo二者的磁化曲线均呈现出了对称的s型，其中cofe2o4饱和磁化强度(ms)为3.87emu/g，5cfo/3bc/bwo饱和磁化强度(ms)为0.22emu/g。
90.在图10的小图中，右图展示了5cfo/3bc/bwo复合光催化剂分散在溶液中，左图展示了再添加外部磁场后静置3min的磁力吸引情况，可见，5cfo/3bc/bwo具有良好的磁性分离能力。
91.实施例3：磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的应用
92.5cfo/3bc/bwo对有机污染物具有较强的氧化能力，在实际应用时，可以在可见光的照射下，将5cfo/3bc/bwo直接投加至含有机污染物的水体中，并在溶液中加入转子进行磁力搅拌，使5cfo/3bc/bwo在溶液中均匀分散以保持与污染物的充分接触，达到对有机物
高效去除的目的。
93.在吸附-降解实验效果对比实验中，以10mg/l环丙沙星(ciprofloxacin，cip)+5mg/l四环素(tetracycline，tc)为目标污染物。ph＝7.0,催化剂的添加量为50mg时，cfo/bc/bwo系列复合催化剂对cip+tc进行吸附和降解实验。
94.图11示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂对环丙沙星(ciprofloxacin，cip)的吸附性能曲线。图12示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂对四环素(tetracycline，tc)的吸附性能曲线。
95.如图11和图12中所示，cfo/bc/bwo系列复合催化剂(包括3cfo/3bc/bwo、5cfo/3bc/bwo、7cfo/3bc/bwo、10cfo/3bc/bwo等)对cip和tc的吸附性明显能高于纯bwo，表明生物炭的引入为光催化剂提供了更多的吸附位点，提高了吸附效率。
96.如图11和图12中所示，cfo/bc/bwo系列复合催化剂中，5cfo/3bc/bwo的吸附性能高于其他光催化剂(3cfo/3bc/bwo、7cfo/3bc/bwo、10cfo/3bc/bwo)。
97.图13和图14示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂对环丙沙星(ciprofloxacin，cip)和四环素(tetracycline，tc)二元体系的光催化降解曲线。其中，图13示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂对cip和tc二元体系中的cip的光催化降解曲线；图14示出了本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂对cip和tc二元体系中的tc的光催化降解曲线。
98.在cip和tc的二元体系中，cip的浓度为10mg/l，tc的浓度为5mg/l。
99.如图13和图14中所示，cfo/bc/bwo系列复合催化剂(包括3cfo/3bc/bwo、5cfo/3bc/bwo、7cfo/3bc/bwo、10cfo/3bc/bwo等)对cip和tc的氧化降解性能明显能高于纯bwo。光催化降解结果表明，形成异质结构的cfo/bc/bwo系列复合催化剂，与单一bi2wo6相比，有效的提高了光催化性能。
100.如图13和图14中所示，cfo/bc/bwo系列复合催化剂中，5cfo/3bc/bwo的氧化能力高于其他光催化剂(3cfo/3bc/bwo、7cfo/3bc/bwo、10cfo/3bc/bwo)，可在光反应90min内氧化降解92.4％的cip和95.3％的tc。
101.根据上述吸附-降解实验研究，可证明本说明书实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂(5cfo/3bc/bwo)对比现有的单一bi2wo6光催化技术，可有效地提高光催化剂的吸附性能与催化性能，解决半导体光催化剂电子空穴复合率高的问题。
102.另外，通过图10中的磁性分离数据也证明了，5cfo/3bc/bwo的磁回收性，解决了粉末催化剂回收困难的问题。
103.根据本说明书的一个或多个实施例制备的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂，至少可以具备如下技术效果：
104.第一，具有较高的吸附性。在本说明书的一个或多个实施例中，通过引入3％的由农业废弃生物质制备的生物炭(bc)，使所制得的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂很大程度的提高了对水环境中有机污染的吸附性能。通过sem图像可以看出，bc是一种比表面积较大且具有多孔结构的吸附剂。
105.第二，具有较好的磁回收性。现有的粉末状光催化剂的回收利用存在困难。在本说明书的一个或多个实施例中，通过引入5％的磁性物质铁酸钴(cofe2o4)，使所制得的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂可通过其自身磁性对粉末状催化剂进行回收。
106.第三，有效的提升了光催化效率。在本说明书的一个或多个实施例中，所制得的磁性生物炭基钨酸铋系列复合光催化剂中的磁性物质铁酸钴(cofe2o4)与bi2wo6复合形成异质结构，有效的缩小了催化剂的禁带宽度，达到提升光催化性能的目的。
107.第四，能够同时降解去除多种污染物。在以往的研究中，大多数的光催化法仅降解单一污染物，而在实际水体中而言，抗生素的种类是复杂多样的，且在多溶质体系中，抗生素之间可能存在着对吸附位点的强烈竞争，对多溶质体系的竞争吸附行为和协同去除机制仍需进一步探究。有鉴于此，如何降解多溶质体系并提高催化材料的回收率是目前光催化技术领域需要解决的瓶颈问题。在本说明书的一个或多个实施例中，利用秸秆生物炭为载体，构建了多功能材料体系。通过制备一种磁性生物炭基多功能材料对多种微量抗生素进行同步去除。研究成果可提升农业废弃资源价值，丰富生物炭基多功能材料对微污染水体复合污染物协同去除理论体系内容，实现功能材料的高效回收，为多功能材料在微污染水体修复中的应用提供技术支持，其在水环境安全保障领域的应用具有指导意义。同时有助于在开发高效、深度去除水中有机物的新型纳米光催化材料方面提供基础数据。
108.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。
109.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂，其特征在于，包括：生物炭载体；钴铁氧体；负载于所述生物炭载体上；以及钨酸铋；负载于所述生物炭载体上。2.如权利要求1所述的磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂，其特征在于，所述生物炭载体的质量为所述钨酸铋的质量的3％；所述钴铁氧体的质量为所述钨酸铋的质量的3-10％。3.一种磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括：在管式炉中在n2保护下，对农作物茎粉加热，制备生物炭；使用硝酸钴和硝酸铁，制备钴铁氧体粉末；使用硝酸铋和钨酸钠，制备钨酸铋溶液；取所述生物炭和所述钴铁氧体粉末，加入至所述钨酸铋溶液中，采用水热法制备得到磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，制备生物炭的步骤具体包括：将农作物茎烘干、磨成粉末，得到玉米茎粉；将农作物茎粉置于管式炉中，在n2保护下，以5-10℃
·
min-1
的升温速率升温至790-810℃，得到生物炭粗产物；对所述生物炭粗产物洗涤、干燥，得到生物炭产物。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述对所述生物炭粗产物洗涤、干燥，得到生物炭产物，具体包括：使用氢氧化钠溶液洗去所述生物炭粗产物中的硅酸盐；使用盐酸溶液洗去所述生物炭粗产物中的金属杂质；使用去离子水对所述生物炭粗产物的反复洗涤至中性；真空干燥，得到生物炭。6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，制备钴铁氧体粉末的步骤具体包括：将fe(no3)3·
9h2o溶于水中，得到硝酸铁溶液；将co(no3)2·
6h2o溶于水中，得到硝酸钴溶液；将所述硝酸钴溶液缓慢倒入所述硝酸铁溶液中，调节ph值为11至13，搅拌，得到反应前溶液；将所述反应前溶液置于高压反应釜中，在第一温度下反应第一时长，得到反应后溶液；所述第一温度为160℃至200℃；所述第一时长为11小时至13小时；将所述反应后溶液中的固体物干燥、研磨，得到钴铁氧体粉末。7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，制备钨酸铋溶液的步骤具体包括：将bi(no3)3·
5h2o溶于硝酸溶液中，得到硝酸铋溶液；将na2wo4·
2h2o溶于水中，并加入氢氧化钠溶液，得到钨酸钠溶液；在搅拌中，将钨酸钠溶液缓慢滴加至所述硝酸铋溶液中，得到含白色沉淀物的钨酸铋溶液。8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，加入至所述钨酸铋溶液中的生物炭的质量，为所述钨酸铋溶液中的钨酸铋的质量的3％；加入至所述钨酸铋溶液中的钴铁氧体粉末的质量，为所述钨酸铋溶液中的钨酸铋的质
量的3-10％。9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，采用水热法制备得到磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂的步骤具体包括：取适量所述生物炭和适量所述钴铁氧体粉末，加入至所述钨酸铋溶液中，剧烈搅拌，得到浑浊液体；将所述浑浊液体置于高压釜中，在第二温度下反应第二时长，得到复合光催化剂产物溶液；所述第二温度为160℃至200℃；所述第二时长为5小时至7小时；将所述复合光催化剂产物溶液弃去上清液后，洗涤、干燥，得到磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂。

技术总结
本说明书实施例公开了一种磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂及其制备方法。方案可以包括：在管式炉中在N2保护下，对农作物茎粉加热，制备生物炭；使用硝酸钴和硝酸铁，制备钴铁氧体粉末；使用硝酸铋和钨酸钠，制备钨酸铋溶液；取所述生物炭和所述钴铁氧体粉末，加入至所述钨酸铋溶液中，采用水热法制备得到磁性生物炭基钨酸铋复合光催化剂。基于该方案，通过在光催化剂中引入低成本的生物炭并引入磁性物质，一方面，能够提升光催化剂的吸附性和光催化效率，提升光催化剂对污染物的去除效率，另一方面，能够提升光催化剂的回收效率。能够提升光催化剂的回收效率。能够提升光催化剂的回收效率。


技术研发人员：钟爽 杨婧婕 张晟瑀 李晨阳 沈梦楠 杨健 施春雨 张鹏飞
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/6