[發明專利]一種復合光催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110698867.9
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113996338A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 陳平;方政;肖震鈞;林紫封;呂文英;劉國光
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J21/18;C07D471/06;C01B32/15;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F103/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 黃忠

本申請屬于光催化劑技術領域，尤其涉及一種復合光催化劑及其制備方法和應用。本申請提供了一種復合光催化劑，包括：負載碳量子點的苝二酰亞胺超分子催化劑；其中，所述苝二酰亞胺超分子催化劑選自丙氨酸基團修飾的苝二酰亞胺或/和甲氧卞胺基團修飾的苝二酰亞胺。本申請提供了所述復合光催化劑的制備方法，包括：將苝二酰亞胺超分子催化劑和碳量子點分散于溶劑中，將所得固體物質進行抽濾離心和干燥，得到復合光催化劑。本申請提供了一種復合光催化劑及其制備方法和應用，能有效解決現有PDI光催化劑存在比表面積小，光催化過程中容易產生電子與空穴復合現象，光生載流子復合率高，可見光響應低，以及光催化活性低的問題。

技術領域

本申請屬于光催化劑技術領域，尤其涉及一種復合光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，隨著藥物和個人護理用品(PPCPs)的使用，使得這類藥物不斷進入環境，因這類污染物具有“假”持久性并能引起環境菌群的抗藥性，造成普遍污染的現象，引起了人們廣泛的關注。由于其穩定的化學結構和對生物降解的逆行性，它們已在城市污水循環，甚至飲用水中檢測到。各種水環境中PPCPs的濃度范圍已達到ng～μg·L^-1之間，因此長期在這種環境下生存的水生生物會受到此類微量污染物的影響，如給生物帶來致癌致畸致突變以及對神經系統、免疫系統等方面造成健康威脅，并且會隨著食物鏈的傳遞而累積，最終對生態環境造成不可逆的影響。PPCPs的遷移轉化、暴露機理、生態風險和治理技術日益成為科學界的研究熱點。因此亟須發展高效PPCPs污染控制技術。

我國是一個水資源短缺，水旱災害頻繁的國家。隨著工業的發展，水污染加劇了水資源的短缺，人們賴以生存的水環境正面臨著嚴重的污染危機。可利用太陽光來降解污染物的光催化技術因其成本低無污染由此應運而生。

相比傳統金屬半導體(TiO₂、ZnO和Ag₂O等)和非金屬C₃N₄光催化劑，苝二酰亞胺(PDI)超分子催化劑具有制備工藝簡單、原料價格低以及材料結構可控性高等特點，是目前研究的新方向。然而原狀PDI光催化劑存在比表面積小，光催化過程中容易產生電子與空穴復合現象，光生載流子復合率高，可見光響應低，以及光催化活性低的問題。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種復合光催化劑及其制備方法和應用，能有效解決現有PDI光催化劑存在比表面積小，光催化過程中容易產生電子與空穴復合現象，光生載流子復合率高，可見光響應低，以及光催化活性低的問題。

本申請第一方面提供了一種復合光催化劑，包括：

負載碳量子點的苝二酰亞胺超分子催化劑；

其中，所述苝二酰亞胺超分子催化劑選自丙氨酸基團修飾的苝二酰亞胺或/和甲氧卞胺基團修飾的苝二酰亞胺。

具體的，上述負載方法采用現有常規手段負載。

具體的，上述碳量子點為現有常規的碳量子點物質。

另一實施例中，所述丙氨酸基團修飾的苝二酰亞胺的制備方法包括：將苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、丙氨酸和咪唑混合，然后進行煅燒，得到所述丙氨酸基團修飾的苝二酰亞胺。

具體的，所述煅燒條件具體為：以4～6℃/min的升溫速率升溫至90～150℃，保溫3～7h；優選為90～130℃，保溫3～6h。

具體的，所述丙氨酸基團修飾的苝二酰亞胺的制備方法為：將苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、丙氨酸、咪唑，充分混合之后在氬氣保護下煅燒。煅燒結束后，將煅燒得到的樣品冷卻至室溫后進行研磨，得到所述丙氨酸基團修飾的苝二酰亞胺。

另一實施例中，所述甲氧卞胺基團修飾的苝二酰亞胺的制備方法包括：將3,4,9,10-苝四甲酸二酐、甲氧卞胺和喹啉溶液混合，然后進行煅燒，得到所述甲氧卞胺基團修飾的苝二酰亞胺。