[發明專利]竹莖生物碳量子點修飾Bi4Ti3O12復合光催化劑的制備及其應用

有效

• 申請號: 201711027246.8
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107715861B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 劉錫清;汪濤;閆永勝;李春香;周志平
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18;C01B32/15;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38;C02F103/34
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本發明屬于環境材料制備技術領域，具體涉及竹莖生物碳量子點修飾Bi₄Ti₃O₁₂復合光催化劑的制備及其應用。本發明制備竹莖生物碳量子點修飾Bi₄Ti₃O₁₂復合光催化劑的方法具體如下：首先，以竹莖粉末為碳源，通過水熱法合成竹莖生物碳量子點；然后，以氧化鉍和P₂₅為原料，放入管式爐/馬弗爐煅燒得到Bi₄Ti₃O₁₂材料；最后，加入竹莖生物碳量子點和Bi₄Ti₃O₁₂于一定量乙醇中，超聲后將乙醇蒸干，放入管式爐中煅燒，得到竹莖生物碳量子點修飾Bi₄Ti₃O₁₂復合光催化劑。本發明以竹莖為生物碳源，采用一步水熱法得到了竹莖生物碳量子點，相比傳統工藝更為綠色、經濟、環保；并且制備的復合光催化劑，能夠有效利用可見光在抗生素廢水中降解環丙沙星，作為環丙沙星廢水處理技術有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于環境材料制備技術領域，具體涉及竹莖生物碳量子點修飾Bi₄Ti₃O₁₂復合光催化劑的制備及其應用。

背景技術

抗生素（Antibiotics）是由某些微生物或動植物產生的化學物質，能抑制微生物和其他細胞增殖的物質，廣泛用于治療各種細菌感染或抑制致病微生物感染的藥物。其中，環丙沙星是近年來國內外研制開發的一種廣譜型抗菌新藥，在其生產過程中會產生大量有機廢水。環丙沙星廢水中含有抗生素成品及生產醫藥中間體等高濃度有機物，抑菌能力大，難于生物降解，進入水體污染危害大。因此，研究建立環丙沙星廢水處理技術十分迫切和必要。

光催化技術作為一種綠色、環保的方法因此被廣泛研究，但大多數半導體在可見光范圍的響應能力不理想。研究者們通過半導體耦合、金屬離子摻雜等手段擴大材料的光響應范圍，提升光生電子-空穴對的分離，從而提升材料的光催化活性。碳量子點作為一種新型碳納米材料，具有奇特的結構、良好的物理和化學穩定性、特殊電子性質、限域效應等特點，使其在多相催化領域具有十分廣闊的應用前景。但傳統的合成方法過程復雜，需要使用強酸以及昂貴的材料等，近年來，以殼聚糖、葡萄糖、咖啡渣等為原材料制備碳量子點的工藝得到發展。因此，尋找一種更為經濟、綠色的碳源，以及更為簡便的制備工藝是十分必要的。本發明正是基于以上考究，選用竹子作為新型碳源。竹子是一種分布廣泛，生長周期短的生物，選用竹子作為碳源，不僅廉價易得，而且符合當今可持續發展的議題。為探究該方案得到的量子點是否能夠有效提高材料的活性，本發明選用Bi₄Ti₃O₁₂作為改性對象。

近年，Bi₄Ti₃O₁₂作為一種新型光催化劑，具有特殊的晶體結構和電子結構，從而顯示出優異的光催化性能，但是Bi₄Ti₃O₁₂的光能利用率仍不理想，阻礙了光催化技術的應用。大量研究表明以碳量子點修飾的復合材料具有獨特的優勢，可以提高光催化劑的活性。因此將該碳量子點用以修飾Bi₄Ti₃O₁₂，探究其催化性能的提升效果。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，如：現有光催化材料合成方法過程復雜、所需原料昂貴、制備的光催化材料光能利用率低、光催化效率低等，本發明提供一種竹莖生物碳量子點修飾Bi₄Ti₃O₁₂復合光催化劑，以竹莖碳量子點修飾Bi₄Ti₃O₁₂，有效提高Bi₄Ti₃O₁₂光催化活性。