[發(fā)明專利]一種碳點(diǎn)與石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710591045.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107519907A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉國(guó)光;王楓亮;馮義平;王盈霏;呂文英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;C02F1/30
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所44329
• 代理人: 楊曉松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種碳點(diǎn)與石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

抗生素廣泛應(yīng)用于人類醫(yī)藥和動(dòng)物養(yǎng)殖，多數(shù)抗生素藥物在人和動(dòng)物機(jī)體內(nèi)都不能夠被完全代謝，大部分以原形隨糞便排出體外，進(jìn)入環(huán)境。進(jìn)入環(huán)境的抗生素可誘導(dǎo)病原菌產(chǎn)生耐藥性，從而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康造成嚴(yán)重的危害。因此，發(fā)展高效水處理技術(shù)對(duì)抗生素的去除意義重大。

近年來(lái)，光催化氧化技術(shù)為治理廢水、清除環(huán)境中有毒物質(zhì)提供了一條新途徑。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作為一種新型的非金屬半導(dǎo)體材料，由于其穩(wěn)定性高、毒性低且具可見(jiàn)光響應(yīng)，已被廣泛用于光催化降解有機(jī)污染物領(lǐng)域。然而，純g-C₃N₄仍不可避免的存在一些缺點(diǎn)。一方面，氮化碳的禁帶寬度為2.7eV，僅可吸收利用475nm以內(nèi)的光，對(duì)可見(jiàn)光利用率較低，不能有效的利用太陽(yáng)能。另一方面，氮化碳的光生載流子復(fù)合率較高，其催化活性受到抑制，極大程度的限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種碳點(diǎn)與石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑的制備方法。該方法可獲得具備高可見(jiàn)光響應(yīng)與低光生載流子復(fù)合效率的高性能催化材料，并在可見(jiàn)光照射下可高效降解水中抗生素。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述方法制備的碳點(diǎn)與石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述碳點(diǎn)與石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種碳點(diǎn)與石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑的制備方法，包括如下具體步驟：

S1.將葡萄糖加入乙二胺和超純水，超聲溶解后在150～160℃反應(yīng)，待其冷卻至室溫，將所得溶液離心去除大顆粒，烘干碾磨后得到CDots粉末；

S2.將二聚氰胺加入CDots粉末和超純水，超聲溶解后烘干，在450～500℃煅燒，待其冷卻至室溫后，碾磨，過(guò)篩，得到碳點(diǎn)與石墨相氮化碳(CDots/g-C₃N₄)復(fù)合光催化劑。

優(yōu)選地，步驟S1中所述葡萄糖和乙二胺的質(zhì)量體積比為(1～3)：(0.2～0.6)g/mL，所述乙二胺和超純水的體積比為(0.2～0.6)：(10～15)。

優(yōu)選地，步驟S1中所述反應(yīng)的時(shí)間為應(yīng)3～5h。

優(yōu)選地，步驟S2中所述二聚氰胺和碳點(diǎn)粉末的質(zhì)量比為(1～3)：(0.01～0.1)，所述碳點(diǎn)粉末和超純水的質(zhì)量體積比為(0.01～0.1)：(10～15)g/mL。

優(yōu)選地，步驟S2中所述煅燒的時(shí)間為2～3h，所述煅燒的升溫速率為2～3℃/min。

一種CDots/g-C₃N₄復(fù)合光催化劑是通過(guò)上述方法制備得到。

所述CDots/g-C₃N₄復(fù)合光催化劑在降解抗生素領(lǐng)域中的應(yīng)用。

優(yōu)選地，所述抗生素為環(huán)丙沙星、氧氟沙星、恩諾沙星、諾氟沙星、美羅沙星、氟羅沙星或諾氟沙星中的一種以上。

上述CDots/g-C₃N₄復(fù)合光催化劑在模擬太陽(yáng)光下降解抗生素中的應(yīng)用的方法如下：稱取0.05g該復(fù)合光催化劑置于石英光解管中，加入50ml濃度為4mg/L的抗生素溶液。使用300w氙燈配置290nm濾光片為光源。將光解光置于等下照射30-60min，使用液相色譜測(cè)量溶液中剩余抗生素的量。