[發明專利]氮化硼量子點修飾納米環狀磁性氧化石墨烯復合光催化材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011457861.4
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112551635A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 方蘭云;李繼革;姚潯平;陳曉紅;金米聰
• 申請（專利權）人: 寧波市疾病預防控制中心
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;B01J27/24;C02F101/38
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛

一種氮化硼量子點修飾納米環狀磁性氧化石墨烯光催化材料及其制備方法和應用，該氮化硼量子點修飾納米環狀磁性氧化石墨烯光催化材料包括磁性四氧化三鐵納米環，在磁性四氧化三鐵納米環的表面包覆有氧化石墨烯，在氧化石墨烯上接枝有氮化硼量子點；制備采用微波法得到納米環狀磁性氧化石墨烯復合材料，在磁性四氧化三鐵納米環形成的同時實現氧化石墨烯的包覆；經開環反應將剛性芳香胺基氮化硼量子點接枝到納米環狀磁性氧化石墨烯復合材料表面。本發明制備工藝簡單可控，制備的氮化硼量子點修飾納米環狀磁性氧化石墨烯光催化材料熱穩定性好，具有較高光催化降解效率和分散性；應用于光催化降解去除水中紅霉素與羅紅霉素，可實現高效便捷的固液分離。

技術領域

本發明屬于碳納米材料技術領域，具體涉及一種氮化硼量子點修飾納米環狀磁性氧化石墨烯復合光催化材料及其制備方法和應用。

背景技術

自2019年底新型冠狀肺炎病毒疫情爆發以來，在關注新型病毒的同時，由濫用抗生素類藥物所導致的超級耐多藥細菌也日益受到關注。抗生素類藥物作為一種持久性的新興污染物會引起環境中多種細菌的耐藥性增強，進而對人體健康形成潛在的安全風險。近年來，環境水樣包括河水、井水、雨水等樣品中紅霉素、羅紅霉素等抗生素類藥物時有檢出。為了保證居民生活飲用水質量安全，對水體中紅霉素、羅紅霉素等抗生素類藥物的凈化控制研究已成為水處理與水污染防治領域的研究熱點。目前，常規的物理吸附、化學氧化與生物膜過濾技術等方法尚不能滿足高效、經濟、環保的要求。鑒于此，亟需開發一種綠色、高效、經濟的處理技術用于凈化水中抗生素類藥物殘留。

光催化技術可以利用光催化材料在太陽光的作用下實現對環境污染物的綠色降解。光催化材料在太陽光的激發下，產生電子空穴并通過與水進行自由基傳遞，進而形成超氧自由基與羥基自由基并實現對有機污染物的高效降解。鑒于氧化石墨烯具有特殊的力學性能、電學性能與大比表面積，而且在其表面與邊緣含有豐富的羥基、環氧基、羧基等功能基團，氧化石墨烯在光催化領域顯示了巨大的應用潛能。納米二氧化鈦/氧化石墨烯復合光催化劑、氧化鋅/氧化石墨烯復合光催化劑與納米銀/氧化石墨烯復合光催化劑被開發出來，并用于環境有機污染物的降解。然而，目前的氧化石墨烯基光催化材料分散度低、易于團聚，進而阻礙光生載流子在氧化石墨烯表面的轉移速率，極大抑制了其光催化活性。此外，固液分離問題嚴重阻礙了氧化石墨烯基光催化材料的實際應用。

鑒于此，開發一種分散性好、催化活性高、易于固液分離的氧化石墨烯基光催化材料對于光催化技術在環境有機污染物防治領域中的廣泛應用具有重要的現實意義。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種分散性好、催化活性高、易于固液分離的氮化硼量子點修飾納米環狀磁性氧化石墨烯復合光催化材料。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種上述氮化硼量子點修飾納米環狀磁性氧化石墨烯復合光催化材料的制備方法，具有制備工藝簡單可控的特點，制得的氮化硼量子點修飾納米環狀磁性氧化石墨烯光催化材料熱穩定性良好、分散性好、催化活性高、易于固液分離。

本發明所要解決的第三個技術問題是提供上述氮化硼量子點修飾納米環狀磁性氧化石墨烯復合光催化材料的應用。

本發明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為：一種氮化硼量子點修飾納米環狀磁性氧化石墨烯復合光催化材料，其特征在于：包括磁性四氧化三鐵納米環，在磁性四氧化三鐵納米環的表面包覆有氧化石墨烯，在氧化石墨烯上接枝有氮化硼量子點。

作為優選，所述氮化硼量子點為剛性芳香胺基氮化硼量子點。

作為優選，所述剛性芳香胺基氮化硼量子點的剛性芳香胺分子單體為三(4-氨基苯基)胺、4,4'-二氨基三連苯中的至少一種。

本發明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案為：一種上述氮化硼量子點修飾納米環狀磁性氧化石墨烯復合光催化材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：