CN107051586B - 一种负载光催化剂的水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负载光催化剂的水凝胶及其制备方法和应用，属于环境功能材料和催化领域。它包括传统水凝胶复合导电材料及光催化材料。传统水凝胶包括丙烯酸/丙烯酰胺水凝胶，也可是其他单体聚合而成的水凝胶，导电材料可包括石墨、石墨烯等，光催化剂可以包括氯氧化铋、二氧化钛等。本发明将氯氧化铋进行固定化，同时将氯氧化铋的光催化性能和水凝胶的电刺激响应性结合。复合水凝胶中导电材料可传递氯氧化铋在光照下产生的光生电子，且不会影响催化剂与污染物间的传质速率，提高氯氧化铋的光催化性能。本发明提供的合成方法简单高效，可实现工业化生产，可用于降解水中阿替洛尔等药品及个人护理用品及其他有机污染物。

Description

一种负载光催化剂的水凝胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及环境功能材料和催化领域，尤其涉及一种负载光催化剂的水凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
在人类生存的环境中除了存在具有急性毒性或者致癌作用的农药及工业品外，还存在一大类具有生物活性的化学物质。这类化学物质包括人或动物使用的处方药和生物制剂、诊断试剂、日光遮蔽剂等药物和个人护理品，这类化学品已经引起了科学家们的广泛关注。美国环境保护总署(EPA)已将这类化学物质定义为PPCPs，即药品及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products)英文首字母的缩写。尽管水环境中的PPCPs含量处于ng L-1—μg L-1水平，但PPCPs的持续释放引起的长期暴露会对生态环境及生物体的健康会造成较大的健康风险。许多研究表明，活性污泥法、颗粒活性炭过滤法、臭氧法等普通污水处理法能有效地将天然有机质和浊度除去，但在去除阿替洛尔等PPCPs方面效果很有限(Kim,S.D.；Cho,J.；Kim,I.S.；Vanderford,B.J.；Snyder,S.A.,Occurrenceand removal of pharmaceuticals and endocrine disruptors in South Koreansurface,drinking,and waste waters.Water Research 2007,41(5),1013-1021)。基于阿替洛尔等PPCPs存在潜在的生态毒性，有必要发展先进的技术，以确保在阿替洛尔进入到自然水域中前采取必要措施去除其污染。
在许多催化剂中，氯氧化铋(BiOCl)催化效率比其他催化剂高，因其独特的属性被广泛研究。氯氧化铋属于V-VI-VII三元半导体化合物，一般公式为BilOmCln。即它们通常结晶成一个PbFCl型四方晶系，空间群为P4/nmm。单层BilOmCln由[BilOm]和[Cln]层构成，而氯氧化铋独特的晶体结构使得许多单层BilOmCln形成了多层的结构。对于氯氧化铋来说，价带由O 2P和Cl 3P构成，导带由Bi 6P构成。它们的这些独特的电子结构，比如Bi/O/Cl比例和卤素，使得光吸收变得敏感。可以将它的光吸收区域拓宽，并且将价带的O 2P和Cl 3P与导带的Bi 6P杂化程度提高，空穴可以更好地补集电子，提高光生电子的转移效率(Li,J.；Zhang,L.；Li,Y.；Yu,Y.,Synthesis and internal electric field dependentphotoreactivity of Bi 3O 4Cl single-crystalline nanosheets with high{001}facet exposure percentages.Nanoscale 2014,6(1),167-171)。光催化研究者们最感兴趣的是氯氧化铋的内部电场，这种内部电场使得光生电子转移的效率很高。层状结构的BiOCl内部有着带负电荷的[O]层和带正电[Bi-Cl]层，这就使晶体结构内存在一个内部电场，可以使光生电子和空穴高效分离。Jie Li等得出结论：内部电场可以使激发子快速分离，从而使光生电子和空穴分离；使分离的光生电子移向[BilOm]层，同时空穴移向[Cln]层；在光生电子和空穴迁移到表面的过程中，内部电场使电子和空穴局部化，抑制它们的复合。内部电场可以使氯氧化铋高效地实现电荷定向分离和原子水平上电荷转移(Li,J.；Cai,L.；Shang,J.；Yu,Y.；Zhang,L.,Giant enhancement of internal electric fieldboosting bulk charge separation for photocatalysis.Advanced Materials 2016,28(21),4059-4064.)。除了氯氧化铋的内部电场，引人注目的还有位于氯氧化铋表面易于形成的氧缺位(OVs)。在完美的晶面上发生化学反应需要较高的热力学活化能，若晶面上存在氧缺位，则氧缺位可以容纳光生电子聚集形成的路易斯碱和催化反应位点，从而使化学反应更易进行。氯氧化铋表面的氧缺位可以拓宽光吸收区域，增强电荷转移效率，从而提高光催化降解污染物的效率(Li,J.；Li,H.；Zhan,G.；Zhang,L.,Solar Water Splitting andNitrogen Fixation with Layered Bismuth Oxyhalides.Accounts of ChemicalResearch 2016)。综上所述，氯氧化铋表现出强于二氧化钛等的对污染物的高效降解效果。
然而，很难将光催化反应后的BiOCl从水溶液中单独分离开来，回收利用率极低。另外，氯氧化铋粉末易团聚，对人类健康存在着潜在的风险。为了解决这些问题，目前的研究致力于将光催化剂BiOCl固定化，从而避免粉末的BiOCl使用中存在的诸多问题，提高BiOCl的应用性。关于BiOCl固定化这部分研究还处于起步阶段，目前研究方向分为两部分：一、合成氯氧化铋薄膜，然而污染物与密集堆积的催化剂间的传质速率限制了光催化反应；二、与磁性材料复合，在外加磁场的作用下从水中除去，但制备方法复杂，能耗高且耗时长。
光催化剂BiOCl为纳米颗粒，易于团聚降低与污染物的接触面积，进而降低反应速率；粉末状光催化剂BiOCl难以实现回收利用，需将之进行固定化处理；对于氯氧化铋薄膜，虽对之进行了固定化处理，但污染物与密集堆积的催化剂间的传质速率限制了光催化反应。
论文《石墨烯基吸附与光催化材料的制备与应用》，作者：吴志敏，华南理工大学，仅对BiOCl-rGO复合材料的制备和应用作了介绍，可免于回收，适合于工业化应用，并没有解决回收问题。
中国发明专利申请，公开号：106391132A，公开日：2017年2月15日，公开了一种水凝胶固定化TiO2光催化剂的制备方法，所述方法先将钛酸酯与无水乙醇混合，再将乙醇水溶液滴加到钛酸酯的乙醇溶液中；室温下陈化后再置于烘箱中陈化；陈化后研磨成粉末焙烧；然后加入到海藻酸钠水溶液中，并分散均匀；最后逐滴滴入氯化钙溶液中，形成球状的整体型光催化剂。本发明所述方法所采用的工艺简单，对设备要求较低，制备的整体型二氧化钛光催化剂在紫外光条件下表现出较强的催化活性。其不足之处在于：虽然均公开了水凝胶负载催化剂的方法步骤，但制备时间长，操作步骤繁杂，能耗高，且制备出的水凝胶机械性能未知；虽然对易降解的染料罗丹明B的降解率较高，但对难以降解的环境微污染物阿替洛尔的降解性能未知；将二氧化钛固定到球状的整体型光催化剂中，使得二氧化钛密集堆积到一起，降低了对光的利用率和与污染物的接触效率，进而降低了二氧化钛的光催化性能。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对现有技术的粉末状光催化剂难以实现回收利用的问题，本发明提供了一种负载光催化剂的水凝胶及其制备方法和应用。它将光催化剂氯氧化铋与聚合物单体等材料制成智能型水凝胶，即将传统水凝胶与石墨导电材料和氯氧化铋光催化材料结合赋予水凝胶电学响应特性和光催化活性，制备方法简单，成本低，能耗低，制备过程绿色环保，重复使用性能好，利于工业推广，且对水体中污染物阿替洛尔有很好的降解效果。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种负载光催化剂的水凝胶，包括水凝胶和光催化剂，光催化剂分布在水凝胶的内部和表面。
优选地，还包括导电材料，所述的导电材料和光催化剂一起分布在水凝胶的内部和表面。
优选地，所述的水凝胶包括丙烯酸、丙烯酰胺或其他单体聚合而成的水凝胶。
优选地，所述的导电材料为石墨或石墨烯。
优选地，所述的光催化剂为氯氧化铋或TiO2。
一种以上所述的负载氯氧化铋的光催化型水凝胶的制备方法：
A、制备或取得光催化剂；
B、将聚吡咯烷酮、光催化剂和去离子水超声分散得混合液一，再将单体丙烯酸和丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、引发剂、四甲基乙二胺与混合液一混合，在40～100℃固化后于氯化钠溶液中浸泡至少24小时。
优选地，在步骤B中加入石墨或石墨烯，将聚吡咯烷酮、石墨或石墨烯、光催化剂和去离子水超声分散得混合液一。
优选地，聚吡咯烷酮：石墨：光催化剂：去离子水的比例(w/w)为1：(10～30)：(10～500)：(1000～5000)，N,N'-亚甲基双丙烯酰胺：过硫酸钾：四甲基乙二胺：丙烯酰胺：丙烯酸＝1：(1～5)：(1～5)：(20～100)：(50～150)。
优选地，作为合成聚丙烯酰胺和聚丙烯酸的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过溴酸钠、过氧化氢、过氧化物或偶氮化合物。
优选地，所述水凝胶用于光催化反应降解水中的阿替洛尔药品及个人护理用品(PPCPs)及其他有机污染物。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明一种负载光催化剂的水凝胶，将光催化剂与聚合物单体等材料制成智能型水凝胶，即将传统水凝胶与石墨导电材料和光催化材料结合赋予水凝胶电学响应特性和光催化活性，光催化过程中产生的光生电子可经由石墨传导，抑制光生电子和空穴复合，提高光催化效率。该复合水凝胶制备方法简单，成本低，能耗低，制备过程绿色环保，重复使用性能好，利于工业推广；
(2)本发明将氯氧化铋的光催化性能和水凝胶的电刺激响应性结合起来。水凝胶能将粉末状的氯氧化铋固定化，而水凝胶中石墨具有导电性，可传递氯氧化铋在光照下产生的光生电子，抑制其与空穴的复合，进而提高氯氧化铋的光催化性能；
(3)本发明一种负载光催化剂的水凝胶的应用，对水体中阿替洛尔等药品及个人护理用品有很好的降解去除效果；
(4)光催化剂纳米BiOCl易团聚，且氯氧化铋薄膜中催化剂堆积密集，均会降低催化剂与污染物间的传质速率，进而降低光催化性能，本发明合成的复合水凝胶具备导电性能，电子可自由传递，不会影响催化剂与污染物间的传质速率；
(5)本发明一种负载光催化剂的水凝胶的制备方法，提供的合成方法简单高效、节约成本，可实现工业化生产；
(6)本发明一种负载光催化剂的水凝胶的制备方法，实现了光催化剂氯氧化铋的固定化，将氯氧化铋以水凝胶的方式固定，便于回收使用；
(7)本发明一种负载光催化剂的水凝胶，制备的水凝胶不仅可用于氯氧化铋，还可以用于其他粉末状的催化剂的固定化处理。
(8)本发明一种负载光催化剂的水凝胶，将光催化剂氯氧化铋与聚合物单体等材料制成智能型水凝胶，即将传统水凝胶与石墨导电材料和氯氧化铋光催化材料结合赋予水凝胶电学响应特性和光催化活性，光催化过程中产生的光生电子可经由石墨传导，抑制光生电子和空穴复合，提高光催化效率。该复合水凝胶制备方法简单，成本低，能耗低，制备过程绿色环保，重复使用性能好，利于工业推广。
附图说明
图1为本发明的纳米氯氧化铋电镜扫描图；
图2为本发明的电敏感高强氯氧化铋复合水凝胶；
图3为本发明的不同纳米氯氧化铋质量浓度下阿替洛尔降解的零级反应动力学曲线；
图4为本发明的电敏感高强氯氧化铋复合水凝胶去除阿替洛尔的净化效率图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
实施例1
如图2为本实施例的一种负载光催化剂的水凝胶，包括水凝胶和光催化剂，光催化剂分布在水凝胶的内部和表面。
现有技术中粉末状光催化剂难以实现回收利用，本实施例创造性的将粉末状光催化剂负载在水凝胶上，光催化剂可以回收利用，且制备方法简单，成本低，能耗低，制备过程绿色环保，重复使用性能好，利于工业推广，且对水体中污染物阿替洛尔有很好的降解效果。
实施例2
如图2为本实施例的一种负载光催化剂的水凝胶，包括水凝胶和光催化剂，光催化剂分布在水凝胶的内部和表面。其中，添加了导电材料，导电材料和光催化剂一起分布在水凝胶的内部和表面。在具体应用时，可以采用导电材料为石墨或石墨烯。导电材料和光催化剂结合一方面提升了光催化剂本身的催化性能，另一方面即将传统水凝胶与石墨导电材料和氯氧化铋光催化材料结合赋予水凝胶电学响应特性和光催化活性，光催化过程中产生的光生电子可经由石墨传导，抑制光生电子和空穴复合，提高光催化效率。
实施例3
本实施例的一种负载光催化剂的水凝胶，如图2所示，在实施例1-2任意一个技术方案的基础上作进一步改进，水凝胶包括丙烯酸、丙烯酰胺或其他单体聚合而成的水凝胶。利用水凝胶本身柔软的机械性能，便于光催化反应的进行。
实施例4
本实施例的一种负载光催化剂的水凝胶，如图2所示，在实施例1-3任意一个技术方案的基础上作进一步改进，所述的光催化剂为氯氧化铋或TiO2。粉末状的氯氧化铋不便回收利用，层状堆积的二氧化钛对光的利用率和与污染物的接触效率不高，机械性能未知，阿替洛尔等药物难以被降解，本发明创造性的将氯氧化铋或TiO2负载在水凝胶上，赋予光催化剂一定的机械性能，试验表明对阿替洛尔等药物具有良好的降解性能，且便于回收利用。
实施例5
本实施例的一种负载负载光催化剂的水凝胶的制备方法：
A、制备或取得光催化剂；
B、将聚吡咯烷酮、光催化剂和去离子水超声分散得混合液一，再将单体丙烯酸和丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、引发剂、四甲基乙二胺与混合液一混合，在40～100℃固化后于氯化钠溶液中浸泡至少24小时。
本实施例具体应用时，可在40℃、46℃、50℃、67℃、86℃、80℃、90℃或100℃等温度下固化后于氯化钠溶液中浸泡24、26、29、30或50等小时。
实施例6
本实施例的一种负载负载光催化剂的水凝胶的制备方法，在实施例5的步骤B中加入导电材料石墨或石墨烯，将聚吡咯烷酮、石墨或石墨烯、BiOCl纳米片和去离子水超声分散得混合液一。
若导电材料选用石墨，那么聚吡咯烷酮：石墨：光催化剂：去离子水的比例(w/w)为1：(10～30)：(10～500)：(1000～5000)，在该范围内，具体应用时可以选择为：1：10：10：1000、1：20：15：1200、1：30：50：3000、1：25：500：4000、1：30：500：5000、1：22：400：4500等数值。
若导电材料选用石墨烯，那么聚吡咯烷酮：石墨烯：光催化剂：去离子水的比例(w/w)为1：(10～30)：(10～500)：(1000～5000)，在该范围内，具体应用时可以选择为：1：10：10：1000、1：20：15：1200、1：30：50：3000、1：25：500：4000、1：30：500：5000、1：22：400：4500等数值。
N,N'-亚甲基双丙烯酰胺：过硫酸钾：四甲基乙二胺：丙烯酰胺：丙烯酸＝1：(1～5)：(1～5)：(20～100)：(50～150)。在该范围内，具体应用时可以选择为：1:1:1:20:50、1:5:5:100:150、1:2:3:30:100、1:4:2:80:120、1:2:4:50:60等数值。
实施例7
本实施例的一种负载负载光催化剂的水凝胶的制备方法，在实施例5-6的步骤B中作为合成聚丙烯酰胺和聚丙烯酸的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过溴酸钠、过氧化氢、过氧化物或偶氮化合物。
实施例8
本实施例的一种负载负载光催化剂的水凝胶的制备方法，在实施例5-7的步骤A中，光催化剂选择为氯氧化铋时，步骤A中所述的BiOCl纳米片制备方法为：将二水合铋酸钠先加入50～100mL(具体应用时，可以为50、60、70、80、90或100mL等数值)水中，二水合铋酸钠与水的比例(w/w)为1：(10～50)(具体应用时，可以为1:10、1:50、1:15、1:20、1:45或1:32等数值)。然后加入浓盐酸直至溶解，再加入去离子水有白色沉淀析出，离心分离，用去离子水洗净，然后在空气中于30～100℃(具体引用时，可以为30℃、40℃、46℃、50℃、67℃、86℃、80℃、90℃或100℃等温度)烘24小时得到最终产物BiOCl纳米片，步骤B同实施例5-7任意一个技术方案。
实施例9
本实施例的一种负载光催化剂的水凝胶的应用，所述水凝胶用于光催化反应降解水中的阿替洛尔药品及个人护理用品(PPCPs)及其他有机污染物。
实施例10
本实施例的一种负载氯氧化铋的光催化型水凝胶的制备步骤如下：
其合成步骤包括：
(1)纳米氯氧化铋的合成：将二水合铋酸钠先加入50～100mL水中，然后加入浓盐酸直至溶解，再加入去离子水有白色沉淀析出，离心分离，用去离子水洗净，然后在空气中于30～100℃(具体引用时，可以为30℃、40℃、46℃、50℃、67℃、86℃、80℃、90℃或100℃等温度)烘24小时得到最终产物BiOCl纳米片。其质量比例为二水合铋酸钠：浓盐酸：去离子水＝1：6：60。
(2)氯氧化铋复合水凝胶的合成：将聚吡咯烷酮、石墨、氯氧化铋和去离子水超声分散得混合液1，再将单体丙烯酸和丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾、四甲基乙二胺与混合液1混合。在40～100℃(具体引用时，可以为40℃、46℃、50℃、67℃、86℃、80℃、90℃或100℃等温度)固化后于氯化钠溶液中浸泡24小时。其质量比例为聚吡咯烷酮：石墨：氯氧化铋：去离子水＝1：20：50：1500；N,N'-亚甲基双丙烯酰胺：过硫酸钾：四甲基乙二胺：丙烯酰胺：丙烯酸＝1：2：2：50：70。
实施例11
本实施例的一种负载氯氧化铋的光催化型水凝胶的制备步骤如下：
其合成步骤包括：
(1)纳米氯氧化铋的合成：采用水解法制备BiOCl纳米片，首先用浓盐酸溶解水中的二水合铋酸钠然后加入去离子水析出纳米氯氧化铋，洗净烘干即可。
(2)氯氧化铋复合水凝胶的合成：将聚吡咯烷酮、石墨、氯氧化铋和去离子水超声分散得混合液1，再将单体丙烯酸和丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾、四甲基乙二胺与混合液1混合。在40～100℃(具体引用时，可以为40℃、46℃、50℃、67℃、86℃、80℃、90℃或100℃等温度)固化后于氯化钠溶液中浸泡36小时。其质量比例为聚吡咯烷酮：石墨：氯氧化铋：去离子水＝1：15：128：1500；N,N'-亚甲基双丙烯酰胺：过硫酸钾：四甲基乙二胺：丙烯酰胺：丙烯酸＝1：4：4：50：70。
图1为本发明利用水解法制备的BiOCl的扫描电镜图谱。SEM图谱表明BiOCl是由许多近似长方形，形状不是很规则的纳米片组成的，这些纳米片的长度在600-1600nm之间，而厚度在100nm左右。图2为本发明制备的负载氯氧化铋的光催化型电敏感高强度水凝胶，可以用镊子轻松夹起，机械性能和柔韧性很高，实现了氯氧化铋粉体的固定化，有极高的实际应用价值。
实施例12
本实施例对合成的光催化剂纳米氯氧化铋粉体，测试了其光催化降解水体中微污染物阿替洛尔的性能。
实验方法如下：光催化实验在光化学反应器的石英试管(容积大约为60mL)中进行。照射光源为500W氙灯，用来模拟太阳光。反应器夹套里的循环冷却水将温度保持在20±1℃，并且全波段辐射计用来测量光强。将BiOCl悬浮液转移到反应器中，然后加入一定量的阿替洛尔使其初始浓度为10μM，BiOCl悬浮液的浓度梯度为50、100、200、300、400mg/L。加入磁转子，开启氙灯5min使氙灯的光强稳定后，开始进行光催化反应。于反应时间0、10、20、30、45、60min处取1mL反应液于21000r/min离心，取500μL上清液于高效液相色谱下检测其浓度。同时设置对照试验，黑暗条件下探究BiOCl对ATL的吸附性能。每个实验设三个平行，取其平均值。
由图3所示，BiOCl对阿替洛尔的催化降解表现出很好的活性，且随着BiOCl质量浓度的提高，去除阿替洛尔的性能也逐渐提高。当溶液中BiOCl悬浮液浓度为零时，发现ATL的浓度在光照下基本无变化，说明ATL自身并不能发生光解。悬浮液为50mg/L时，反应1h后对阿替洛尔的去除率为20％左右，当浓度提高到100、200、300mg/L时，1h后对阿替洛尔的去除率分别提高至60％、70％、90％左右，而将BiOCl质量浓度提高至400mg/L时，在反应时间不到50min能将阿替洛尔全部降解，达到100％的去除率，表现出很强的催化降解能力。而在黑暗条件下，300mg/L BiOCl悬浮液对ATL基本无去除效果，说明黑暗条件下BiOCl对ATL既无降解也无吸附作用。在BiOCl催化降解ATL的反应过程中，随着反应时间的延长ATL的浓度不断降低，且符合零级反应动力学。由于反应只在催化剂表面进行，反应速率只与催化剂表面状态及其本身性质有关。Yuefei Ji等人研究了二氧化钛(TiO2)悬浮液光催化降解阿替洛尔的动力学、中间产物及其降解途径，其中当TiO2悬浮液质量浓度为2000mg/L，ATL初始浓度为37.6μM时，对ATL的催化反应符合假一级动力学，速率常数Kobv为0.057min-1。而本文中400mg/L BiOCl悬浮液催化降解ATL(初始浓度为10μM)，其速率常数Kobv为0.02min-1，对比两者的降解性能，可以发现BiOCl对ATL的降解速率优于TiO2。
实施例4
对实施例11合成的负载氯氧化铋的光催化型水凝胶，对其循环利用性进行了测试。
BiOCl光催化降解阿替洛尔的循环实验的实验条件同光催化动力学实验，实验过程略有不同，不同之处在于BiOCl水凝胶的加入量为1500mg，溶液体积保持在30mL，每次反应1h后再加入阿替洛尔母液，使初始浓度保持在10μM，每次反应于0h、1h取样分析其浓度，进行了3次循环实验探究。实验结果如图4所示，氙灯照射下阿替洛尔的浓度呈下降趋势，第一次降解阿替洛尔的浓度为85％，第二次下降为70％，第三次下降为50％左右。说明复合水凝胶对阿替洛尔表现出很好的降解作用。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种负载光催化剂的水凝胶，其特征在于，包括水凝胶、光催化剂和导电材料，光催化剂和导电材料一起分布在水凝胶的内部和表面；所述导电材料为石墨或石墨烯；
所述的水凝胶包括丙烯酸、丙烯酰胺或其他单体聚合而成的水凝胶；
所述的负载光催化型水凝胶的制备方法如下
A、制备或取得光催化剂；
B、将聚吡咯烷酮、石墨或石墨烯、光催化剂和去离子水超声分散得混合液一，再将单体丙烯酸和丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、引发剂、四甲基乙二胺与混合液一混合，在40～100℃固化后于氯化钠溶液中浸泡至少24小时。
2.根据权利要求1所述的一种负载光催化剂的水凝胶，其特征在于，所述的光催化剂为氯氧化铋或TiO2。
3.根据权利要求1所述的一种负载光催化剂的水凝胶，其特征在于，聚吡咯烷酮：石墨：光催化剂：去离子水的比例(w/w)为1：(10～30)：(10～500)：(1000～5000)，N,N'-亚甲基双丙烯酰胺：过硫酸钾：四甲基乙二胺：丙烯酰胺：丙烯酸＝1：(1～5)：(1～5)：(20～100)：(50～150)。
4.一种权利要求1所述的负载光催化剂的水凝胶的应用，其特征在于，所述水凝胶用于光催化反应降解水中的阿替洛尔药品及个人护理用品(PPCPs)及其他有机污染物。
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