镧缺陷的铁酸镧催化剂及其制备方法和在光催化降解塑料中的应用专利检索-···不含六元芳环的不饱和化合物专利检索查询-专利查询网

镧 缺陷的 铁酸镧催化剂及其制备方法和在光催化降解塑料中的应用

专利类型	发明公开	法律事件	公开; 实质审查;
专利有效性	实质审查	当前状态	实质审查
申请号	CN202411043901.9	申请日	2024-07-31
公开(公告)号	CN118976503A	公开(公告)日	2024-11-19
申请人	山西大学;	申请人类型	学校
发明人	毛月霜; 于炳楠; 郝维敏; 李剑锋; 赵华章;	第一发明人	毛月霜
权利人	山西大学	权利人类型	学校
当前权利人	山西大学	当前权利人类型	学校
省份	当前专利权人所在省份：山西省	城市	当前专利权人所在城市：山西省太原市
具体地址	当前专利权人所在详细地址：山西省太原市小店区南中环街63号	邮编	当前专利权人邮编：030031
主IPC国际分类	B01J23/83	所有IPC国际分类	B01J23/83 ; C02F1/30 ; C02F1/72 ; B01J37/03 ; B01J37/08 ; B01J35/39 ; C01G49/00 ; C07C51/25 ; C07C53/126 ; C02F101/30
专利引用数量	0	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	10	专利文献类型	A
专利代理机构	天津赛凌知识产权代理事务所	专利代理人	李蕊;
摘要	本发明公开了一种镧缺陷的铁酸镧催化剂及其制备方法和在光催化降解塑料中的应用，镧缺陷的铁酸镧催化剂为含有La空位的LaFeO3。镧缺陷的铁酸镧催化剂的制备方法包括以下步骤：将镧盐、铁盐、尿素和水混合，搅拌至均匀，得到铁酸镧催化剂前驱体溶液，将柠檬酸和铁酸镧催化剂前驱体溶液混合，搅拌至均匀，再于70～80℃搅拌至凝胶状，得到镧缺陷的铁酸镧催化剂前驱体，将镧缺陷的铁酸镧催化剂前驱体干燥，研磨，于750～900℃ 煅烧 3～5h，降至室温，得到镧缺陷的铁酸镧催化剂。本发明制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂对微塑料，特别是聚乙烯具有较强的污染物降解转化能力。PE的降解率可达92％，而转化为以分子量较低的C7‑C16的脂肪链羧酸和二羧酸为主的成品油收率可达70％左右。
权利要求	1.一种镧缺陷的铁酸镧催化剂，其特征在于，其为含有La空位的LaFeO3。 2.一种镧缺陷的铁酸镧催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，将镧盐、铁盐、尿素和水混合，搅拌至均匀，得到铁酸镧催化剂前驱体溶液，其中，按物质的量份数计，镧盐中镧、铁盐中铁和尿素的比为1：1：(1～6)； S2，将柠檬酸和铁酸镧催化剂前驱体溶液混合，搅拌至均匀，再于70～80℃搅拌至凝胶状，得到镧缺陷的铁酸镧催化剂前驱体，其中，按物质的量份数计，柠檬酸和镧盐中镧的比为(1～1.2)：1； S3，将镧缺陷的铁酸镧催化剂前驱体干燥，研磨，于750～900℃煅烧3～5h，降至室温，得到镧缺陷的铁酸镧催化剂。 3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在S1中，按物质的量份数计，镧盐中镧、铁盐中铁和尿素的比优选为1：1：(2～5)，再优选为1：1：3。 4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在S1中，所述镧盐中镧的物质的量份数和水的体积份数的比为(0.05～0.2)：1，所述物质的量份数的单位为mol，体积份数的单位为mL。 5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在S1中，所述搅拌的时间为至少 20min。 6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在S2中，所述搅拌至凝胶状的时间为3～6h。 7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在S3中，所述煅烧的气体氛围为空气。 8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在S3中，所述煅烧的升温速度为5～10℃/min。 9.如权利要求1所述镧缺陷的铁酸镧催化剂在光催化降解塑料中的用途。 10.如权利要求2所述制备方法得到的镧缺陷的铁酸镧催化剂在光催化降解塑料中的用途。
说明书全文	镧缺陷的铁酸镧催化剂及其制备方法和在光催化降解塑料中的应用技术领域 [0001] 本发明属于微塑料降解技术领域，具体来说涉及一种镧缺陷的铁酸镧催化剂及其制备方法和在光催化降解塑料中的应用。背景技术 [0002] 塑料因成本低廉、防水性强和物化性质稳定等优点被广泛应用于生活中的各个领域。但同样因为性质稳定，使其无法实现短时间的自然降解，导致自然生境中的众多动物因误食引发窒息而丧失生命。塑料制品可在物理、化学和生物等条件作用下被分解为小粒径的塑料颗粒。微塑料(microplastics，MPs)是指直径小于5mm的塑料颗粒，占塑料垃圾的92.4％，主要有聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile，PAN)及聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)等。与塑料污染相比，微塑料污染可导致更严重的环境、生态和健康问题。微塑料(microplastics,MPs)广泛存在于水生生态系统表层，可为水环境中微生物的富集提供独特的生态位，并对生态系统及人类健康造成潜在威胁。 [0003] 聚乙烯(PE)稳定性高，在微塑料中占比最大，催化氢解工艺可以有效地将其转化为低分子烷烃产品重新进入能源循环，但催化氢解工艺反应温度通常高于200℃，且高度依赖H2，现阶段H2主要来自化石燃料，这增加了化石燃料能源的消耗，推动二氧化碳的排放，进一步加剧温室效应。因此开发在温和条件下将微塑料转化为有价值的含碳产品的新工艺仍然具有挑战性。 [0004] 在国内的研究工作中，刘先睿等人(聚乙烯废弃塑料生物解聚与高值化转化，生物加工工程)对多种废弃塑料生物处理技术进行了综述，利用经过初沉后的上清液，加入足量的还原剂使微塑料物质还原，并对聚乙烯废弃塑料化学高值化和生物高值化产品的差异进行分析，提出了混合两种或多种降解菌落构建人工体系的解决方案，但仍存在实际处理效果不明显，受限制因素较多的难题。 [0005] 传统的废水处理技术无法对微塑料进行有效地转化去除，高级氧化工艺(Advanced oxidation processes，AOPs)已被证明是药物降解和矿化的有效处理技术。近年来，与光催化相关的AOPs在去除持久性有机污染物和金属有机配合物的解排等水处理领域越来越受到关注。 [0006] 孟亚楚等人(CN117843072A)通过设计一种光催化降解系统，能够有效处理沸水中的微塑料。袁浩然等人(CN117920307A)通过制备一种基于氮缺陷氧掺杂g‑C3N4光催化剂，经过200h去除了73％的聚苯乙烯、68％的聚丙烯和64％的聚乙烯。但在上述两篇专利中，光催化剂的实际去除效率仍较低，需长时间处理且对污染物降解不完全，实际的处理成本较高，并不适用于实际水体中微塑料的降解转化。综上所述，不论在国外还是国内，并没有合适的材料能够在实际水体环境中实现对以聚乙烯为代表的微塑料进行有效去除转化。发明内容 [0007] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种镧缺陷的铁酸镧催化剂。 [0008] 本发明的另一目的在于提供上述镧缺陷的铁酸镧催化剂的制备方法，该制备方法采用溶胶‑凝胶法。 [0009] 本发明的另一目的在于提供上述镧缺陷的铁酸镧催化剂在光催化降解塑料的用途，该镧缺陷的铁酸镧催化剂在光催化体系中，通过光照生成电子和空穴，实现对不同种类微塑料的快速降解。通过制造含有La空位的铁酸镧(LaFeO3)的钙钛矿催化剂，在强碱预处理后，PE的降解率(Weight Loss(％))可达92％，而转化为以分子量较低的C7‑C16的脂肪链羧酸和二羧酸为主的有机物回收率可达70％左右。 [0010] 本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。 [0011] 一种镧缺陷的铁酸镧催化剂，其为含有La空位的LaFeO3。 [0012] 一种镧缺陷的铁酸镧催化剂的制备方法，包括以下步骤： [0013] S1，将镧盐、铁盐、尿素和水混合，搅拌至均匀，得到铁酸镧催化剂前驱体溶液，其中，按物质的量份数计，镧盐中镧、铁盐中铁和尿素的比为1：1：(1～6)； [0014] 在S1中，按物质的量份数计，镧盐中镧、铁盐中铁和尿素的比优选为1：1：(2～5)，再优选为1：1：3。 [0015] 在S1中，所述镧盐中镧的物质的量份数和水的体积份数的比为(0.05～0.2)：1，所述物质的量份数的单位为mol，体积份数的单位为mL。 [0016] 在S1中，所述镧盐为六水硝酸镧，铁盐为九水合硝酸铁，水为去离子水。 [0017] 在S1中，所述搅拌的时间为至少20min，优选为20～40min。 [0018] S2，将柠檬酸和铁酸镧催化剂前驱体溶液混合，搅拌至均匀，再于70～80℃搅拌至凝胶状，得到镧缺陷的铁酸镧催化剂前驱体，其中，按物质的量份数计，柠檬酸和镧盐中镧的比为(1～1.2)：1； [0019] 在S2中，所述搅拌至均匀的时间为1～2h。 [0020] 在S2中，所述搅拌至凝胶状的时间为3～6h。 [0021] 在S2中，所述搅拌至凝胶状的速率为300～700r/min。 [0022] S3，将镧缺陷的铁酸镧催化剂前驱体干燥，研磨，于750～900℃煅烧3～5h，降至室温，得到镧缺陷的铁酸镧催化剂。 [0023] 在S3中，所述干燥的温度为120～150℃，干燥的时间为10～15h。 [0024] 在S3中，所述煅烧的升温速度为5～10℃/min。 [0025] 在S3中，所述降至室温的速度为5～10℃/min。 [0026] 在S3中，所述煅烧的气体氛围为空气。 [0027] 在S3中，所述室温的温度为20～25℃。 [0028] 上述镧缺陷的铁酸镧催化剂在光催化降解塑料中的用途。 [0029] 在上述技术方案中，所述镧缺陷的铁酸镧催化剂在可见光下催化降解塑料。 [0030] 在上述技术方案中，光催化降解塑料位于常温常压(25℃，1个标准大气压)下进行。 [0031] 在上述技术方案中，光催化降解前塑料使用0.1mol/L的NaOH溶液浸泡24h。 [0032] 与现有技术相比，本发明有益效果在于： [0033] 1.本发明的制备方法简单，容易操作。 [0034] 2.本发明制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂对微塑料，特别是聚乙烯具有较强的污染物降解转化能力。相对于原有的铁酸镧(LaFeO3)纳米材料，镧缺陷的铁酸镧催化剂对于聚乙烯的降解能力提高了近4倍，可以实现以聚乙烯为代表的难降解微塑料的降解和资源化转化。 [0035] 3.本发明制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂可以形成电子和空穴的协同去除污染物的机制，能够实现在实际复杂多变的水体环境中对难降解污染物的高效快速去除，适合运用于实际水体。 [0036] 4.本发明制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂与铁酸镧催化剂(LFO)相比，具有更好的可见光吸收性能，利用率更高。附图说明 [0037] 图1为实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的TEM图及各元素映射图，其中，(a)为TEM图，(b)为晶格条纹图，(c)为La元素的EDS图，(d)为Fe元素的EDS图，(e)为O元素的EDS图； [0038] 图2为实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)和实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的XRD图(插图为局部角度放大图)； [0039] 图3为实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)和实施例1中制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的(a)比表面积及(b)孔径分布图； [0040] 图4为实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)和实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的紫外可见漫反射图； [0041] 图5为实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)、实施例2制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(U‑LFO)、实施例3制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(2U‑LFO)、实施例4制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(6U‑LFO)和实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)对聚乙烯的降解效果图； [0042] 图6为实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)和实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)对不同微塑料降解效果图； [0043] 图7为实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)在不同水体环境下对聚乙烯的降解效果图； [0044] 图8为实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)在不同影响因素下对聚乙烯的降解效果图，其中，(a)为不同pH对聚乙烯的降解影响，(b)为不同镧缺陷的铁酸镧催化剂含量对聚乙烯的降解影响，(c)为不同聚乙烯浓度对降解效果的影响，(d)为不同光照强调下对聚乙烯的降解影响； [0045] 图9的(a)为实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)的自由基猝灭实验图，图9的(b)为实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的自由基猝灭实验图； [0046] 图10为实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)和实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的电化学谱图，其中，(a)为循环伏安图，(b)为线性伏安图，(c)为电化学阻抗谱(EIS)图，(d)为MS图； [0047] 图11的(a)为实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)和实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的光电流瞬时响应图，图11的(b)为图11的(a)的部分放大图； [0048] 图12为实施例1中镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)对PE微塑料降解后的GC‑MS图。具体实施方式 [0049] 下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。 [0050] 下述实施例中涉及的原料及其产家信息如下： [0051] 下述实施例中水采用去离子水。 [0052] 下述实施例中镧盐为六水硝酸镧，铁盐为九水合硝酸铁。 [0053] 六水硝酸镧(La(NO3)3·6H2O)、九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)、尿素(CO(NH)2)和柠檬酸均购自于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。 [0054] 柠檬酸、尿素和金属硝酸盐(La(NO3)3·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O)均为分析级。 [0055] 下述实施例中涉及的仪器及其型号信息如下： [0056] 采用氙灯(CEL‑HX F300，中国北京，420nm截止滤光片)作为光源(最大功率350W)。 [0057] 采用Rigaku D/Max 2200PC x射线衍射仪(λ＝0.15418nm)对产物的晶度进行了表征。 [0058] 通过配备能谱仪(EDS)的Talos f200x透射电子显微镜(TEM)对其形貌和微观结构进行了观察。 [0059] 紫外‑可见漫反射光谱(DRS)记录在UV‑3600i Plus紫外‑可见分光光度计(岛津)。 [0060] 用自动气体吸附分析仪(Quantachrome)记录N2吸附‑解吸等温线。 [0061] 采用称重法测定微塑料的含量。采用GC‑MS来对微塑料及其转化产物进行定量分析。 [0062] 光电化学实验在电化学工作站(上海晨华CHI660B)进行。 [0063] 实施例1～4 [0064] 一种镧缺陷的铁酸镧催化剂的制备方法，包括以下步骤： [0065] S1，将镧盐(La(NO3)3·6H2O)、铁盐(Fe(NO3)3·9H2O)、尿素(CO(NH)2)和水混合，于500r/min条件下磁力搅拌20min至均匀，得到铁酸镧催化剂前驱体溶液，其中，按物质的量份数计，镧盐中镧、铁盐中铁和尿素的比为W，镧盐中镧的物质的量份数和水的体积份数的比为0.1：1，物质的量份数的单位为mol，体积份数的单位为mL； [0066] S2，将柠檬酸和铁酸镧催化剂前驱体溶液混合，搅拌1h至均匀，再于70℃的水浴以500r/min磁力搅拌3h直至水分蒸发形成凝胶状，得到镧缺陷的铁酸镧催化剂前驱体，其中，按物质的量份数计，柠檬酸和S1中镧盐中镧的比为1.05:1； [0067] S3，将镧缺陷的铁酸镧催化剂前驱体于120℃干燥12h，取出，于研钵研磨，放入坩埚于马弗炉中，在空气氛围下以5℃/min的升温速度升至800℃并于800℃煅烧3h，煅烧后以5℃/min降至室温20～25℃，得到镧缺陷的铁酸镧催化剂。 [0068] 实施例1～4制备的镧缺陷的铁酸镧催化剂的W和编号如表1所示。 [0069] 表1 [0070]实施例 W 镧缺陷的铁酸镧催化剂的编号实施例1 1:1:3 3U‑LFO 实施例2 1:1:1 U‑LFO 实施例3 1:1:2 2U‑LFO 实施例4 1:1:6 6U‑LFO [0071] 实施例5 [0072] 一种铁酸镧催化剂(LFO)，其制备方法和上述实施例1的制备方法基本一致，唯一不同之处仅在于本实施例未添加尿素(CO(NH)2)。 [0073] 图1为实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的TEM图和镧缺陷的铁酸镧催化剂各元素映射图，从图1的(a)可知，实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)成功合成，晶体呈现片状，图1的(b)可知，实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的晶格条纹间距为0.283nm，相比于铁酸镧间距(实施例5制备所得铁酸镧催化剂(LFO)的晶格条纹间距为0.285nm)略有减小，表明实施例1构造的镧缺陷的铁酸镧催化剂实现了La原子的缺失，图1的(c)为实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的La元素的EDS图，进一步验证了La缺陷的产生，通过图1的(c)、(d)和(e)则可看出，实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)内部不同元素的均匀分布。 [0074] 图2为实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)和实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的XRD图，从图2可知，实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)构造出La缺陷后，衍射峰向高角度方向偏移，原因是La缺陷的出现，致使钙钛矿出现了A位空缺，从而暴露了更多的Fe位点，从而导致衍射峰向高角度方向偏移，验证了La缺陷的出现。 [0075] 图3为实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)和实施例1中制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的(a)比表面积及(b)孔径分布图，从图3的(a)可知，实施例1制备所‑2 ‑1得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的比表面积(10.69m g )要大于实施例5制备所得的‑2 ‑1 铁酸镧催化剂(LFO)的比表面积(8.09m g )，由图3的(b)可知，3U‑LFO的孔径相较于LFO的孔径更小，制备更均匀，验证其更好的比表面积。 [0076] 图4为实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)和实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的紫外可见漫反射图，从图4可知，实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂不仅在可见光区域有更高的响应，在近红外光区域也有较高的响应，表明镧缺陷的铁酸镧催化剂可以实现对可见光和近红外光的有效利用。 [0077] 催化剂在可见光下降解微塑料污染物的方法：将微塑料放置于1mol/L氢氧化钠水溶液中浸泡24h后，过滤后，用水和乙醇多次冲洗并取出，于80℃烘箱干燥12h，得到强碱处理的微塑料，其中，微塑料为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯腈(PAN)中的一种。将强碱处理的质量为m0的微塑料(m0为100mg)均匀分散于水中，配成微塑料浓度为1g/L微塑料水溶液，微塑料水溶液的pH≈7(略高于7)，其中，水为去离子水、自来水、湖水和二级污水中的一种。 [0078] 将25mg催化剂加至100mL微塑料水溶液(即质量m0为100mg的微塑料均匀分散于100mL水中)中，于25W氙灯(加入滤光片，以使波长大于420nm)照射下，在转速为500r/min条件下进行微塑料的降解，降解时间为12h，将得到的样品过滤去除催化剂和水后烘干称重，质量记为m，实验结束后关闭氙灯结束反应。其中，催化剂为实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)、实施例2制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(U‑LFO)、实施例3制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(2U‑LFO)、实施例4制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(6U‑LFO)和实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)中的一种。 [0079] Weight Loss(％)的计算方法：WL＝m0‑m/m0。 [0080] 按照“催化剂在可见光下降解微塑料污染物的方法”将实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)、实施例2制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(U‑LFO)、实施例3制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(2U‑LFO)、实施例4制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(6U‑LFO)和实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)中的一种作为催化剂对PE(微塑料为聚乙烯(PE))进行降解(水为去离子水)，降解时间为12h时的Weight Loss(％)如图5所示，可知实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)对聚乙烯的降解效果最高，可以在12h降解92％的聚乙烯。 [0081] 按照“催化剂在可见光下降解微塑料污染物的方法”将实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧(3U‑LFO)和实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)中的一种作为催化剂对PE、PP、PVC和PAN中的一种进行降解(水为去离子水)，测试催化剂对其他多种微塑料污染物的降解效果，降解时间为12h时的Weight Loss(％)如图6所示，与实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)相比，实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)对微塑料污染物均能实现12h内高效降解。 [0082] 按照“催化剂在可见光下降解微塑料污染物的方法”将实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧(3U‑LFO)作为催化剂进行降解(微塑料为聚乙烯(PE)，水为去离子水、自来水、湖水和二级污水中的一种)，降解时间为12h时的Weight Loss(％)如图7所示，可以看出实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)在不同水质条件下，仍然能够保持在12h降解至少80％的聚乙烯。 [0083] 不同影响因素下降解聚乙烯实验：将聚乙烯放置于1mol/L氢氧化钠水溶液中浸泡24h后，过滤后，用水和乙醇多次冲洗并取出，于80℃烘箱干燥12h，得到强碱处理的聚乙烯。将强碱处理的质量为m1的聚乙烯均匀分散于100mL去离子水中配成聚乙烯水溶液，聚乙烯水溶液的pH通过滴加盐酸(0.1mol/L)或氢氧化钠水溶液(0.1mol/L)调节至p。将质量为m3的实施例1制备所得镧缺陷的铁酸镧催化剂加至100mL聚乙烯水溶液中，于氙灯(加入滤光片，以使波长大于420nm)照射下，在转速为500r/min条件下对聚乙烯降解12h，将得到的样品去除镧缺陷的铁酸镧催化剂和水后过滤烘干称重，质量记为m2，实验结束后关闭氙灯结束反应。 [0084] 在“不同影响因素下降解聚乙烯实验”中，当m3＝25mg、氙灯光照强度为25W、m1为100mg时，调节p为3、5、7、9或11，聚乙烯的Weight Loss如图8的(a)所示。从图8的(a)可知，实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂在中性条件下对聚乙烯(PE)的降解效果最佳。 [0085] 在“不同影响因素下降解聚乙烯实验”中，当p＝7、氙灯光照强度为25W、m1为100mg时，调节m3＝5mg、10mg、15mg、20mg或25m，聚乙烯的Weight Loss如图8的(b)所示。从图8的(b)可知，随着实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂的含量提升，其对PE的降解效果不断提高。 [0086] 在“不同影响因素下降解聚乙烯实验”中，当m3＝25mg、氙灯光照强度为25W、p＝7时，调节m1为50mg、100mg、150mg、200mg或250mg，聚乙烯的Weight Loss如图8的(c)所示。 [0087] 在“不同影响因素下降解聚乙烯实验”中，当m3＝25mg、m1为100mg、p＝7时，调节氙灯光照强度为5W、10W、15W、20W或25W,聚乙烯的Weight Loss如图8的(d)所示，从图8的(d)可知，在25W的光强下，能实现最佳的降解效果。 [0088] 图8中Weight Loss(％)的计算方法：WL＝m1‑m2/m1。 [0089] 图9的(a)为实施例5制备所得铁酸镧催化剂(LFO)降解12h的自由基猝灭实验图，图9的(b)实施例1中镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)降解12h的自由基猝灭实验图，按照“催化剂在可见光下降解微塑料污染物的方法”将实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)和实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)中的一种作为催化剂对PE进行降解(水为去离子水)，分别将其实验结果作为图(a)和(b)中“Blank”，参照“Blank”实验方法对催化剂分别各设置五组淬灭实验，在氘灯照射前分别加入10mmol猝灭剂，猝灭剂为叔丁醇(TBA)、胡萝卜素(Carotene)、重铬酸钾(K2Cr2O7)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA‑2Na)和超氧化物歧化酶(SOD)中的一种，通过叔丁醇淬灭体系中的羟基自由基·OH、胡萝卜素淬灭体系中+的单线态氧、重铬酸钾淬灭体系中的电子、EDTA‑2Na淬灭体系中的空穴h和SOD淬灭超氧自‑ 由基·O2来确定在微塑料降解过程中主要作用物种的种类。如图9所示，镧缺陷的铁酸镧催+ 化剂对聚乙烯的降解体系为光催化体系，在降解过程中起主要作用的是空穴h，实现了电子和空穴的高效分离和利用，电子也通过反应转化形成超氧自由基·O2，因此可以实现微塑料的高效降解。同时，也可以实现在实际复杂水体中对微塑料的高效降解。 [0090] 图10为实施例5制备所得铁酸镧催化剂(LFO)和实施例1中镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的电化学性质测试图，其中，(a)为循环伏安图，(b)为线性伏安图，(c)为电化学阻抗谱(EIS)图，(d)为莫特肖特基曲线图(MS图)。图10的(a)和(b)表明，实施例1中镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)具有更多的电子移动，产生了更多的电子，图10的(c)和(d)则表明实施例1中镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)较于实施例5制备所得铁酸镧催化剂(LFO)来说具有更小的阻抗、更高的电导率和载流子浓度，证实了镧缺陷确实加速的光激发载流子转移动力学。 [0091] 图11的(a)为实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)和实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的光电流瞬时响应图，图11的(b)为图11的(a)的部分放大图。结果表明实施例1制备所得的镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)的瞬时光电子浓度要高于实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)的瞬时光电子浓度，且其光电子的自我湮灭速率要低于实施例5制备所得的铁酸镧催化剂(LFO)。上述光物理研究明确地证明了La缺陷的构造实现了电子和空穴的有效分离，减缓了其自我湮灭的速度，从而实现了光催化活性的提高。 [0092] 图12为实施例1中镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)对PE微塑料降解后的GC‑MS图。每个峰的出现表明不同碳链物质的出现，根据不同物质的测定方法，随着纵坐标出锋时间的延长而出现的峰分别对应着含有不同碳原子个数的烃链物质，而峰的相对高度和面积则对应着烃链物质的相对含量，GC‑MS结果表明，出峰时间为1.33min的峰对应甲烷，出峰时间为18.92min的峰对应C8的脂肪烃链，出峰时间为21.96min的峰则对应C10的脂肪烃链，出峰时间为25.74min的峰对应C12的脂肪烃链，期间出现的尖锐小峰则表明出现了相同C原子数的不同衍生物，根据GC‑MS的标准谱进一步测定，实施例1中镧缺陷的铁酸镧催化剂(3U‑LFO)对PE微塑料降解后生成的主要产物为C7‑C16的脂肪链羧酸和二羧酸，表明该体系成功将PE选择性氧化为长链有机物，实现了微塑料的资源化利用的目标。通过峰面积的积分计算，约有70wt％的PE降解后生成C7‑C16的长链脂肪族羧酸和二羧酸。长链脂肪族羧酸和二羧酸是合成高级香料、高性能尼龙原料，具有客观的利用价值，实现了PE微塑料的资源化升级，循环实验证明了催化剂的稳定性和应用前景。 [0093] 以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

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