[发明专利]光辐射下利用荧光碳点制备纳米银光催化剂的方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备催化剂的方法及应用，特别是涉及一种光辐射下利用荧光碳点制备纳米银光催化剂的方法及应用。

背景技术

荧光碳点是一种新型的小尺寸碳纳米材料，具有良好的水溶性，高稳定性，低毒性和良好的生物相容性。碳点具有优异的上下转换发光性质，而且可以作为光诱导的电子受体或电子供体，具有光生电子转移的特性。它们不仅可以作为一种高效光催化剂用于有机合成高选择性氧化，也可在光催化剂设计中作为一个多功能组分来促进更宽光谱响应的电子−空穴的产生和分离。

目前世界上各个国家都在积极推进节能减排，来应对日益突出的能源和环境问题。工业污染物的排放严重威胁着人类的进一步发展，特别是一些有机污染物毒性大、可生化性差，很难被微生物降解，活性炭吸附、膜分离、混凝等物化法处理工艺仅仅是将污染物分离转移，不能实现真正降解。光催化氧化技术可以将有机污染物高效、彻底降解，被誉为最有希望解决能源危机和环境污染的技术之一。光催化氧化技术的关键是光催化剂，常见的光催化剂如TiO₂、ZnO、CdS等难以实现可见光响应的高效催化。解决光催化剂的可见光响应活性是实现可见光催化降解有机污染物的根本前提。

本发明利用水热合成技术制备了发光性能优异的荧光碳点，利用荧光碳点的光生电子转移特性，通过光化学反应合成策略，诱导荧光碳点的光生电子还原硝酸银成功制备出了可见光响应的纳米银光催化剂。以亚甲基蓝为模拟处理对象，以制备的纳米银为光催化剂，在过氧化氢协同作用下，可以实现亚甲基蓝可见光响应的高效降解。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光辐射下利用荧光碳点制备纳米银光催化剂的方法及应用，本发明利用荧光碳点光化学反应特性还原硝酸银制备纳米银光催化剂的方法，利用该方法制备的纳米银光催化剂在可见光辐射下可以高效降解模拟污染物亚甲基蓝；制备的纳米银光催化剂在光催化降解有机染料中应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

光辐射下利用荧光碳点制备纳米银光催化剂的方法，所述方法包括以下制备过程：

步骤1：荧光碳点的制备

采用热分解法制备荧光碳点，称取2.0克抗坏血酸和1.0克尿素溶解在20毫升蒸馏水中，然后将此溶液放进烘箱中于150℃反应2小时得到棕黄色泡沫状固体反应物，自然冷却后，研磨得到荧光碳点粉末；

步骤2 ：利用荧光碳点光诱导反应制备纳米银光催化剂

称取步骤1 制备的荧光碳点粉末，加入100毫升去离子水并超声分散30分钟得到荧光碳点水溶液；室温磁力搅拌下向该荧光碳点水溶液中加入0.10摩尔每升的硝酸银溶液，继续搅拌20分钟后，以300瓦卤钨灯可见光照射下反应15−60分钟，将所得产物离心，并用蒸馏水和无水乙醇洗涤，室温下自然干燥后得到纳米银光催化剂。

所述的光辐射下利用荧光碳点制备纳米银光催化剂的方法，所述步骤2中，纳米银光催化剂的制备是以荧光碳点光诱导电子转移还原硝酸银生成纳米银为特征。

所述的光辐射下利用荧光碳点制备纳米银光催化剂的方法，所述步骤2中，荧光碳点的质量浓度为0.0005−0.005 wt%。

所述的光辐射下利用荧光碳点制备纳米银光催化剂的方法，所述步骤2中，硝酸银的摩尔浓度为0.0002−0.001摩尔每升。

所述的光辐射下利用荧光碳点制备纳米银光催化剂的方法，所述的步骤2中，光照反应时间为15−60分钟。

光辐射下利用荧光碳点制备纳米银光催化剂的应用，其特征在于，利用荧光碳点光诱导反应制备的纳米银光催化剂在光催化降解有机染料中应用。

本发明的优点与效果是：

1.本发明所述利用荧光碳点的光诱导电子转移特性制备纳米银光催化剂的方法简单有效，反应条件温和且环境友好。

2.制备的纳米银光催化剂在有效抑制光生电子−空穴的复合率的同时宽化了其对可见光谱的利用范围，与传统方法制备的纳米银光催化材料相比可见光催化活性明显提高。

附图说明

图1：碳点水溶液在不同波长光激发下的下转换荧光光谱图；

图2：碳点水溶液在不同波长光激发下的上转换荧光光谱图；

图3：制备的纳米银光催化剂的透射电镜照片（对应实施例1产物）；

图4：制备的纳米银光催化剂去除水体中染料亚甲基蓝的降解曲线（对应实施例1产物）。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1