CN111701587A - 一种核壳结构催化-光催化复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核壳结构催化‑光催化复合材料及其制备方法和应用，属于材料技术领域。本发明以生物质为碳源，在水热条件下脱水、碳化制备炭球材料，并通过相关工艺在炭球材料表面分别包裹MgO/ZnO和Ag/TiO₂晶体外壳，制备核双壳结构催化‑光催化材料。本发明所得材料具有比表面积大、催化效率高和多次重复使用的优点，能够实现高效去除废水中的染料和有机污染物质，实现废弃生物质的资源化利用。

Description

一种核壳结构催化-光催化复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明公开了一种核壳结构催化-光催化复合材料及其制备方法和应用，属于材料技术领域。

背景技术

催化材料分解有机污染物具有高效、无毒和稳定性好的特点，随着能源成本的提高和环境污染问题的增加，催化材料在环境治理方面的应用越来越引起人们的重视。催化材料根据作用原理可以分为光催化材料(如TiO₂、C₃N₄等)和非光催化材料(如MgO)，其中TiO₂是典型的光催化材料，其可以在紫外光照射下激发，对有机污染物具有很好的催化降解效果，然而紫外光只占太阳光的约4％，TiO₂较宽的能带间隙限制了其对太阳光的利用效率。通过掺杂和改性降低二氧化钛的能带间隙，是目前提高二氧化钛催化效率的主要方法，如Ag₂WO₄/AgBr/TiO₂、C₃N₄-TiO₂和Ag-C/N-TiO₂等。MgO是一种良好的非光催化材料，纳米MgO颗粒对水中污染物具有良好的吸附和催化效果，MgO晶体可以改变有机物分子中的电子分布和分子极性，实现电子转移和化学键的断裂，从而达到降解有机物的目的；ZnO晶体在MgO晶体中掺杂使用，可增加MgO晶体的Lewis酸性，提高MgO晶体对电子的吸引能力，降低MgO催化有机物的活化能，从而提高MgO晶体对有机物的降解能力。

目前，提高催化材料催化性能的方法主要包括：通过对催化材料粒径大小的控制，增加材料与光的接触面积；通过扩展吸收光波长的范围，来提高光能利用效率。然而现有方法制得的材料的降解能力有限，亟需开发一种催化降解效率更佳的催化材料。

此外，催化材料制备过程中常常会用到载体或者模板。其中，纳米级的碳微球具有比表面积高、表面可修饰及形貌可控制等特点，在气体存储、催化载体和化学模板上具有较多的应用。目前合成纳米级碳微球的主要方法有缩聚法、液相法、化学气相沉积、水热法和超声喷雾热分解等方法。缩聚法主要用于中间相碳微球的制备，如：利用沥青为原料经过热缩聚得到中间相沥青后，经分离得到中间相沥青微球，沥青微球经预氧化和碳化过程得到碳微球产物。缩聚法是现代工业制备的主要方法，具有制备条件简单、操作容易等特点，但制备微球粒径分布不均匀、产率低，限制了缩聚法制备碳微球技术的进一步发展；液相法是反应体系主要相态为液相的制备方法，包括：乳化法和悬浮法等，悬浮法是将中间相沥青溶于有机溶剂中，利用表面活性剂与水或其他溶剂组成悬浮液，在一定温度下强力搅拌，使中间相沥青成球，然后加热除去有机溶剂，经冷却、滤析、预氧化、炭化处理后得到中间相碳微球的方法，由于制备工艺复杂，且使用了大量的有机溶剂，容易产生环境污染问题，应用规模有限；化学气相沉积法(CVD)是利用气体原料在气相中通过化学反应形成基本粒子经过成核，成长两个阶段形成材料的方法，制备的合成温度梯度要求高，合成粒子颗粒大，易团聚，但制备应用前景广阔，经过进一步改善及研究后，化学气相沉积法将会成为未来工业生产碳微球的主要方法。目前，制备纳米碳微球的的主要原料有沥青、热解石墨、葡萄糖、酚醛树脂和四氯化碳等，存在原料成本高、制备转化率低、副产物多和产生污染等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明对多组分复合催化材料上各组分的分布情况与其催化性能之间的关系进行探究；根据光催化材料和非光催化材料的光学性能，合理控制其在复合催化材料受光面和背光面的分布，有效提高复合催化材料的催化性能。

同时，本发明采用废弃生物质为原料，利用废弃生物质中的多糖、戊糖等成分，碳化制备纳米碳微球，可以大大降低原料成本，实现废弃生物质的资源化利用。在农业生产和生活中会产生大量的废弃生物质，如：秸秆、生物污泥、废弃果皮、竹材和海洋藻类等，传统的焚烧处理会带来严重的大气污染问题，已被环保部门明令禁止，而生物质粉碎、回田处理，容易造成虫害的产生，废弃的生物质中含有大量纤维素、多糖等有机组分，不加以妥善利用，不仅会造成资源的浪费，还会造成环境的破坏，本发明能够有效处理生物质废弃物，避免影响环境。

本发明利用废弃生物质中溶解性的多糖和戊糖等组分合成碳球模板，实现废弃生物质的资源化利用。通过在碳球模板表面进行改性后，分别包覆MgO-ZnO和TiO₂-Ag壳层结构，最后将碳球模板去除，形成内层背光面为非光催化材料(MgO-ZnO)，外层受光面为光催化材料(TiO₂-Ag)的核壳结构，实现非光催化材料与光催化材料的复配和协同催化，增加光催化材料的光照射面积和非光催化材料与有机污染物的接触面积，提高复合材料的催化降解效率，实现水中有机污染物的高效吸附-催化降解。

本发明的第一个目的是提供一种催化-光催化复合材料，所述复合材料的制备方法包括如下步骤：

(1)对碳源进行碳化，制得碳球(BM)；

(2)将所得碳球(BM)与负离子改性剂混合进行负离子改性，然后加入制备好的Mg^{2 +}/Zn²⁺溶胶进行反应；反应结束后，固液分离、收集沉淀，煅烧，制得前驱体材料(CSM)；

(3)将所得前驱体材料加入到TiO₂溶胶中进行反应，反应结束后，固液分离、收集沉淀，煅烧；煅烧后加入到银离子溶液中进行水热反应，反应结束后固液分离、收集沉淀、烘干，即得复合材料(DSM)。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中的碳源为生物质材料；所述生物质材料为毛竹、农作物秸秆、果皮(废弃果皮)、污水处理厂剩余污泥、木料(废弃木料)、海洋藻类有机废弃生物中的一种或多种组合。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中的碳化是在水热反应中进行碳化。所述碳化的温度为180-260℃，碳化的时间为12h-36h。其中，碳化是在程序升温下进行的，升温速率为0.5-2.5℃/min。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中负离子改性剂是聚对苯乙烯磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、乙二胺四乙酸钠、α-磺基单羧酸酯中的一种或多种。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中碳球与负离子改性剂的质量比为(1-4)：(0.5-2)。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中改性的温度为50-80℃；时间为12-36h。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中Mg²⁺/Zn²⁺溶胶的制备方法：将镁源、锌源分散在有机溶剂中，然后在50-80℃下进行反应，反应结束后静置老化，即得Mg²⁺/Zn²⁺溶胶。

本发明的一种实施方式中，所述Mg²⁺/Zn²⁺溶胶中镁源和锌源的质量分数为5％-30％；有机溶剂的质量分数为70％-95％。

本发明的一种实施方式中，所述Mg²⁺/Zn²⁺溶胶中镁源和锌源的质量比为1：1～10：1；优选2：1～10：1；进一步优选5：1。

在本发明的一种实施方式中，镁源为氯化镁、硝酸镁、醋酸镁中的一种或多种；锌源为硝酸锌、醋酸锌、氯化锌中的一种或多种。有机溶剂是乙二醇甲醚、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、乙醇中的一种或几种。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中的固液分离是进行离心分离；其中，离心的转速为4000-10000r/min，离心的时间为5-30min。

本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中反应的温度为50-80℃；反应的时间为4-24h。

本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中煅烧的温度为350-550℃，煅烧时间为1-4h。

本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中TiO₂溶胶的制备方法包括：将钛源、水、有机溶剂混合，然后在60-90℃下进行反应，反应结束后静置老化，即得TiO₂溶胶。

本发明的一种实施方式中，钛源、水、有机溶剂的体积比为10：(1-5)：(50-100)；其中，水：有机溶剂的体积比优选为1:50。

本发明的一种实施方式中，所用钛源为钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、双钛酸二异丙酯、钛酸四丙酯中的一种或多种。所述有机溶剂为乙醇、乙酸、乙酸乙酯、甲醇、甲酸乙酯、丙醇、丙酸、丙酸乙酯中的一种或多种。

本发明的一种实施方式中，所述步骤(3)中前驱体在TiO₂溶胶中反应的温度为20-30℃；反应的时间为4-24h。

本发明的一种实施方式中，所述步骤(3)中煅烧的温度为350-550℃，煅烧时间为1-4h。

在本发明的一种实施方式中，所述制备方法具体包括如下步骤：

首先将废弃生物质材料剪切成碎片、清洗、烘干，然后与引发剂溶液混合搅拌，在水热条件下对混合物进行碳化，最后去除碳化后混合物中的片状材料，对混合液进行离心、分离，得到炭球材料(BM)；

第二步，将经水洗、烘干后的碳球(BM)与有机溶剂进行负离子改性，然后将BM加入到由镁盐、锌盐和有机溶剂配制的Mg²⁺/Zn²⁺溶胶中继续反应，反应完毕后，对分离出的炭球烘干、高温无氧煅烧，得到前驱体材料(CSM)；

第三步，将所得CSM加入到由钛盐和有机溶剂组成的TiO₂溶胶中进行反应，然后将离心分离出的炭球烘干、在高温无氧条件下煅烧，最后加入到一定浓度的硝酸银溶液中加热水解，经离心、烘干后得到具有核壳结构的催化-光催化材料(DSM)。

本发明的一种实施方式中，有机废弃生物质剪切成碎片大小为1-1.5cm×1-2.5cm，烘干温度为60-105℃，烘干时间为12-24h。

本发明的一种实施方式中，选用引发剂溶液的浓度为5-10g/L，混合搅拌的温度为50-80℃，搅拌的时间为20-60min。

本发明的一种实施方式中，所用引发剂为木质素磺酸钠、间苯三酚、油酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。

本发明的第二个目的是将上述所得的催化-光催化复合材料应用于环境修复领域中。

所述应用具体是将上述催化-光催化复合材料吸附降解有机污染物。

所述有机污染物包括染料污染物，比如亚甲基蓝(MB)等。

本发明的有益效果：

本发明选用废弃生物质为原料制备碳球模板，实现废弃生物质的资源化利用，通过包覆MgO、ZnO、TiO₂和Ag等组分，制备核壳结构的催化-光催化材料。

本发明核壳结构催化-光催化材料比表面积大，化学性质稳定，光催化组分(TiO₂-Ag)在核壳结构的外层受光面，催化过程可实现对可见光利用效率高，非光催化组分(MgO-ZnO)在核壳结构内层，不接受光源照射，通过各组分的协同作用可实现水中有机污染物的高效催化降解。

附图说明

图1A为HCMs的TEM图像；B-F分别为元素O、Mg、Ti、Zn、Ag的Mapping图；

图2为实施例1所得核壳结构催化材料处理后亚甲基蓝溶液的吸光度变化图；

图3为实施例2所得核壳结构催化材料(HCMs)去除亚甲基蓝(MB)及循环使用效果图；

图4为不同照射时间下处理后水中污染物的变化图；

图5为初始溶液和不同催化处理时间(D-30吸附30min，L-10光照10min和L-30光照30min)后溶液的液质联用(LC-MS)分析图谱。

具体实施方式

计算去除率D(％)，如式(1)所示：

D＝(c₀-c_e)/c₀ (1)，

其中c₀为染料溶液的初始浓度(mg/L)；c_e为处理后剩余染料的浓度(mg/L)。

实施例1

本实施例选用竹子碎片为原料制备碳球模板，核壳结构催化材料制备过程如下：

首先将不规则的竹子剪成1-1.5cm×1-2.5cm大小的碎片，在水中清洗后烘干，将3.2g竹片和0.8g间苯三酚加入到装有120ml蒸馏水的烧杯中在80℃加热2h，然后转移至水热反应釜中220℃加热24h(升温速率1℃/min)，将反应产物过240目的筛网，滤除大片的竹子残渣，离心分离得到碳球模板沉积物，用乙醇和蒸馏水清洗三遍后烘干得到碳球模板。

将0.5g醋酸锌、2.5g氯化镁和0.8g单乙醇胺加入到20mL乙二醇甲醚中，在60℃加热2h搅拌溶解，静置48h老化得到Mg²⁺/Zn²⁺溶胶。

将10mL钛酸四丁酯、5mL三乙醇胺和1mL蒸馏水分别缓慢加入到50mL无水乙醇中，在80℃加热2h后静置48h老化，得到二氧化钛溶胶。

将0.5g碳球模板和8mL对苯乙烯磺酸钠加入到100mL蒸馏水中超声分散，在60℃搅拌12h，缓慢滴加9mL Mg²⁺/Zn²⁺溶胶，继续在60℃搅拌12h，离心分离后在350℃无氧煅烧3h(升温速率5℃/min)，然后加入到二氧化钛溶胶中分散搅拌4h后离心分离，在500℃无氧煅烧2h后加入到100mL 0.1g/L AgNO₃溶液中，在80℃，2h后离心分离，在空气中500℃煅烧4h去除碳球模板，得到核壳结构的催化-光催化微球(HCMs)，TEM及元素mapping如图1所示。

催化性能：在150W氙灯照射下，0.04g HCMs对100mL 25mg/L的亚甲基蓝的去除效果，不同吸附时间(D-10至D-30)和不同光照时间(L-10至L-240)下，亚甲基蓝溶液的吸光度情况变化如图2所示。

根据比尔定律，在最大吸收波长处，亚甲基蓝浓度越高吸光度越强。从图2吸收光谱可以看出，经吸附(30min)和光催化处理(240min)后，在亚甲基蓝最大吸收波长处(640nm)溶液吸光度明显降低，吸附30min后亚甲基蓝浓度逐渐趋于平衡，开启氙灯照射10min，亚甲基蓝浓度迅速降低，并随着照射时间的增加逐渐降低。这说明核壳结构催化材料(HCMs)对亚甲基蓝具有很好的吸附和催化降解效果，光照240min后0.04g HCMs对亚甲基蓝(100mL,25mg/L)的去除率达到了76.9％。

实施例2

本实施例选用果皮碎屑为原料制备碳球模板，核壳结构催化材料制备过程如下：

首先将果皮剪成1-1.5cm×1-2.5cm大小的碎片，在水中清洗掉灰尘和杂质，将6g清洗后的果皮碎屑和1g间苯三酚加入到装有120mL蒸馏水的烧杯中在60℃加热3h，然后转移至水热反应釜中200℃加热12h(升温速率1.5℃/min)，将反应产物过240目的筛网，滤除果皮残渣，离心分离得到碳球模板沉积物，用乙醇和蒸馏水清洗三遍后烘干得到碳球模板。

将0.8g氯化锌、4g醋酸镁和0.2g三乙醇胺加入到30mL乙二醇甲醚中，在70℃加热2.5h搅拌溶解，静置36h老化得到Mg²⁺/Zn²⁺溶胶。

将10mL钛酸四丁酯、5mL三乙醇胺和1mL蒸馏水分别缓慢加入到50mL无水乙醇中，在90℃加热1.5h后静置24h老化，得到二氧化钛溶胶。

将0.8g碳球模板和10mL对苯乙烯磺酸钠加入到100mL蒸馏水中超声分散，在60℃搅拌12h，缓慢滴加10mL Mg²⁺/Zn²⁺溶胶，继续在80℃搅拌16h，离心分离后在300℃无氧煅烧4h(升温速率3.5℃/min)，然后加入到二氧化钛溶胶中分散搅拌4h后离心分离，在550℃无氧煅烧4h后加入到100mL 0.2g/L AgNO₃溶液中，80℃，2h后离心分离，在空气中550℃煅烧4h去除碳球模板，得到核壳结构的催化-光催化微球(HCMs)。

在150W氙灯照射下，0.01g HCMs对100mL 5mg/L的亚甲基蓝的去除及循环利用效果如图3所示。

在图3中可以看出HCMs对亚甲基蓝具有良好的去除效果，初次使用时当光照270min时亚甲基蓝去除率达到98％以上，随着HCMs使用次数的增加，对亚甲基蓝的去除效果降低较小，循环使用5次后，去除率仍在80％以上，这说明核壳结构的催化材料对亚甲基蓝去除效果良好，且化学性质稳定，具有良好的应用价值。

实施例3

本实施例选用小麦秸秆为原料制备碳球模板并制备核壳结构催化材料，制备过程如下：

首先将小麦秸秆在粉碎机中粉碎5min，过40目的筛网，在105℃下烘干24h，然后将6g小麦秸秆粉末浸没在100mL质量分数为10％的木质素磺酸钠溶液中，在水热反应釜中180℃加热18h，超声分散、过滤240目筛网，经离心分离后，得到碳球模板。

将1g硫酸锌、2g氯化镁和0.5g三乙醇胺加入到40mL丙二醇***中，在60℃加热1.5h搅拌溶解，静24h老化得到Mg²⁺/Zn²⁺溶胶。

将15mL钛酸四丁酯、2.8mL三乙醇胺和5mL蒸馏水分别缓慢加入到60mL无水乙醇中，在70℃加热5h后静置48h老化，得到二氧化钛溶胶。

将1g碳球模板和8mL对苯乙烯磺酸钠加入到100mL蒸馏水中超声分散，在70℃搅拌6h，缓慢滴加15mL Mg²⁺/Zn²⁺溶胶，继续在70℃搅拌10h，离心分离后在400℃无氧煅烧2h(升温速率1.5℃/min)，然后加入到二氧化钛溶胶中分散搅拌2h后离心分离，在450℃无氧煅烧3h后加入到100mL 0.2g/L AgNO₃溶液中，80℃，2h后离心分离，在空气中550℃煅烧4h去除碳球模板，得到核壳结构的催化-光催化微球(HCMs)。

在150W氙灯照射下，0.04g HCMs对100mL 25mg/L的亚甲基蓝(MB)及水中COD、TOC的去除效果如图4所示。光照240min后0.04g HCMs对亚甲基蓝(100mL,25mg/L)的去除率达到了80.9％。

从图4可以看出，随着催化时间的增加水中染料浓度和化学需氧量迅速降低，这表明水中有机染料被氧化，此外总有机碳含量有略微的降低，这表明部分有机物甚至被完全分解成水和二氧化碳。为进一步研究其降解过程，对光照催化后的亚甲基蓝染料溶液进行液质联用(LC-MS)分析，分析结果如图5所示。

从图5中可以看出，吸附30min后亚甲基蓝峰(peak 1)强度降低，而光照后(L-10和L-30)产生了新的峰(peak 2)，根据质谱结果，Peak 2代表

这表明光催化后亚甲基蓝分子被分解为新的小分子，这表明核壳结构催化材料(HCMs)对染料分子具有很好的降解作用。

实施例4

参照实施例1，将碳源分别替换为玉米秸秆、橘皮和甘蔗渣，其他条件不变，制得相应的催化材料。

参照实施例1中方法测得所得材料的催化性能，光照240min后0.04g HCMs对亚甲基蓝(100mL,25mg/L)的去除率结果见表1。

表1不同碳源所得催化材料的催化性能结果

碳源	去除率
		玉米秸秆	75.2％
橘皮	82.4％
		甘蔗渣	80.6％

实施例5

参照实施例1，将醋酸锌替换为硫酸锌，氯化镁换成硫酸镁，制备Mg²⁺/Zn²⁺溶胶，其他条件不变，制得相应的催化材料。

参照实施例1中方法测得所得材料的催化性能，光照240min后0.04g HCMs对亚甲基蓝(100mL,25mg/L)的去除率为85.4％。

实施例6探索Mg²⁺/Zn²⁺溶胶中Mg源和Zn源的质量比对所得复合材料催化性能的影响

参照实施例1，将制备的Mg²⁺/Zn²⁺溶胶中Mg源和Zn源的质量比分别为替换为1:5，1:2，1:1，2:1和1:0，其他条件不变，制得相应的催化材料。

参照实施例1中方法测得所得材料的催化性能，光照240min后，0.04g HCMs对亚甲基蓝(100mL,25mg/L)的去除率结果如表2所示：

表2不同Mg源和Zn源质量比所得复合材料的催化性能结果

Mg/Zn质量比	去除率
		1:5	66.7％
1:2	68.2％
		1:1	70.4％
2:1	74.5％
		1:0	47.8％

可见，表明Mg源和Zn源的质量比制备的Mg²⁺/Zn²⁺溶胶体系对所得催化材料的染料去除效果有明显的影响。

对比例1

首先将不规则的竹子剪成1-1.5cm×1-2.5cm大小的碎片，在水中清洗后烘干，将3.2g竹片和0.8g间苯三酚加入到装有120mL蒸馏水的烧杯中在80℃加热2h，然后转移至水热反应釜中220℃加热24h(升温速率1℃/min)，将反应产物过240目的筛网，滤除大片的竹子残渣，离心分离得到碳球模板沉积物，用乙醇和蒸馏水清洗三遍后烘干得到碳球模板。

将0.5g醋酸锌、2.5g氯化镁和0.8g单乙醇胺加入到20mL乙二醇甲醚中，在60℃加热2h搅拌溶解，静置48h老化得到Mg²⁺/Zn²⁺溶胶。将0.5g碳球模板和8mL对苯乙烯磺酸钠加入到100mL蒸馏水中超声分散，在60℃搅拌12h，缓慢滴加9mL Mg²⁺/Zn²⁺溶胶，继续在60℃搅拌12h，离心分离后在空气中500℃煅烧4h去除碳球模板，得到非光催化材料。

将10mL钛酸四丁酯、5mL三乙醇胺和1mL蒸馏水分别缓慢加入到50mL无水乙醇中，在80℃加热2h后静置48h老化，得到二氧化钛溶胶。将0.5g碳球模板和8mL对苯乙烯磺酸钠加入到100mL蒸馏水中超声分散，然后滴加二氧化钛溶胶中分散搅拌4h后离心分离，在500℃无氧煅烧2h后加入到100mL 0.1g/L AgNO₃溶液中，在80℃，2h后离心分离，在空气中500℃煅烧4h去除碳球模板，得到光催化材料。

将所得非光催化材料与光催化材料粉末质量比1：1混合，得到催化-光催化混合微球。

参照实施例1中方法测得所得材料的催化性能，光照240min后0.04g混合对亚甲基蓝(100mL,25mg/L)的去除率为40.7％。由此可见，具有核壳结构的催化-光催化材料相比简单的催化-光催化物理复合材料，具有更加优异的催化降解有机污染物的作用。

对比例2不同催化材料的催化降解作用比较

参照实施例1中测试材料催化性能的方法，将HCMs分别换成锐钛矿TiO₂，金红石TiO₂和P25-Ag。

光照240min后0.04g催化材料对亚甲基蓝(100mL,25mg/L)的去除率分别为：60.3％，40.5％和27.6％，表明实施例1所制备HCMs对染料去除效果较常见的商品化催化材料更加优异。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种制备用于催化降解有机污染物的催化-光催化复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)对碳源进行碳化，制得碳球；

(2)将步骤(1)所得碳球与负离子改性剂混合，进行负离子改性；然后加入Mg²⁺/Zn²⁺溶胶进行反应；反应结束后，固液分离、收集沉淀、煅烧，制得前驱体材料；

(3)将步骤(2)所得前驱体材料与TiO₂溶胶混合进行反应，反应结束后，固液分离、收集沉淀、煅烧；煅烧后加入到银离子溶液中进行水热反应，反应结束后固液分离、收集沉淀、干燥，即得催化-光催化复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中Mg²⁺/Zn²⁺溶胶的制备方法：将镁源、锌源分散在有机溶剂中，然后在50-80℃下进行反应，反应结束后静置老化，即得Mg²⁺/Zn²⁺溶胶。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Mg²⁺/Zn²⁺溶胶中镁源和锌源的质量比为1：1～10：1。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述Mg²⁺/Zn²⁺溶胶中镁源和锌源的质量分数为5％-30％；有机溶剂的质量分数为70％-95％。

5.根据权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于，镁源为氯化镁、硝酸镁、醋酸镁中的一种或多种；锌源为硝酸锌、醋酸锌、氯化锌中的一种或多种；有机溶剂是乙二醇甲醚、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、乙醇中的一种或多种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碳化是的温度为180-260℃，碳化的时间为12h-36h。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中负离子改性剂是聚对苯乙烯磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、乙二胺四乙酸钠、α-磺基单羧酸酯中的一种或多种。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中碳球与负离子改性剂的质量比为(1-4)：(0.5-2)。

9.权利要求1-8任一项所述方法制得的用于催化降解有机污染物的催化-光催化复合材料。

10.权利要求9所述的催化-光催化复合材料在环境治理方面的应用。

Images