[发明专利]一种碳点与石墨相氮化碳复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化技术领域，更具体地，涉及一种碳点与石墨相氮化碳复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

抗生素广泛应用于人类医药和动物养殖，多数抗生素药物在人和动物机体内都不能够被完全代谢，大部分以原形随粪便排出体外，进入环境。进入环境的抗生素可诱导病原菌产生耐药性，从而对生态系统和人体健康造成严重的危害。因此，发展高效水处理技术对抗生素的去除意义重大。

近年来，光催化氧化技术为治理废水、清除环境中有毒物质提供了一条新途径。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种新型的非金属半导体材料，由于其稳定性高、毒性低且具可见光响应，已被广泛用于光催化降解有机污染物领域。然而，纯g-C₃N₄仍不可避免的存在一些缺点。一方面，氮化碳的禁带宽度为2.7eV，仅可吸收利用475nm以内的光，对可见光利用率较低，不能有效的利用太阳能。另一方面，氮化碳的光生载流子复合率较高，其催化活性受到抑制，极大程度的限制了其大规模应用。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种碳点与石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法。该方法可获得具备高可见光响应与低光生载流子复合效率的高性能催化材料，并在可见光照射下可高效降解水中抗生素。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备的碳点与石墨相氮化碳复合光催化剂。

本发明的再一目的在于提供上述碳点与石墨相氮化碳复合光催化剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种碳点与石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.将葡萄糖加入乙二胺和超纯水，超声溶解后在150～160℃反应，待其冷却至室温，将所得溶液离心去除大颗粒，烘干碾磨后得到CDots粉末；

S2.将二聚氰胺加入CDots粉末和超纯水，超声溶解后烘干，在450～500℃煅烧，待其冷却至室温后，碾磨，过筛，得到碳点与石墨相氮化碳(CDots/g-C₃N₄)复合光催化剂。

优选地，步骤S1中所述葡萄糖和乙二胺的质量体积比为(1～3)：(0.2～0.6)g/mL，所述乙二胺和超纯水的体积比为(0.2～0.6)：(10～15)。

优选地，步骤S1中所述反应的时间为应3～5h。

优选地，步骤S2中所述二聚氰胺和碳点粉末的质量比为(1～3)：(0.01～0.1)，所述碳点粉末和超纯水的质量体积比为(0.01～0.1)：(10～15)g/mL。

优选地，步骤S2中所述煅烧的时间为2～3h，所述煅烧的升温速率为2～3℃/min。

一种CDots/g-C₃N₄复合光催化剂是通过上述方法制备得到。

所述CDots/g-C₃N₄复合光催化剂在降解抗生素领域中的应用。

优选地，所述抗生素为环丙沙星、氧氟沙星、恩诺沙星、诺氟沙星、美罗沙星、氟罗沙星或诺氟沙星中的一种以上。

上述CDots/g-C₃N₄复合光催化剂在模拟太阳光下降解抗生素中的应用的方法如下：称取0.05g该复合光催化剂置于石英光解管中，加入50ml浓度为4mg/L的抗生素溶液。使用300w氙灯配置290nm滤光片为光源。将光解光置于等下照射30-60min，使用液相色谱测量溶液中剩余抗生素的量。