[发明专利]一种碳点修饰型复合材料光催化剂及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用碳点(CDs)修饰In₂S₃/CNFs复合材料光催化剂及制备方法和应用，属于环境保护材料制备技术领域。

背景技术

抗生素是一类具有抵抗微生物活性的天然、半合成或人工合成化合物，其作为药物及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products，PPCPs)中的一类，是具有抗菌活性及干扰其他细胞发育功能的能再低微浓度下有选择地抑制或影响生物机能的化合物。自青霉素的拮抗作用被发现，并成功从实验室转为规模化生产后，抗生素拯救了无数生命，并普遍应用于感染性治疗。随着医疗技术与生物科学的飞速进步，抗生素的种类的得到急剧扩增，大致分为喹诺酮类(如环丙沙星、氧氟沙星和左氧氟沙星等)；磺胺类(如甲氧苄啶、复方磺胺甲噁唑等)和青霉素类(如阿莫西林)等。抗生素的大量使用诱导和加速了抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes，ARGs)的产生及耐药菌株形成的风险，其90％以上不能被动物和人体完全吸收的部分经过羟基化、裂解等代谢反应，最终以原药形态直接排放于环境中，形成广泛且难以控制的面源污染.长期的低浓度抗生素的存在会对水体中的微生物群落产生影响，并通过食物链的传递作用影响高级生物，破坏生态系统平衡，因此抗生素在环境中残留且迁移具有潜在危害。四环素类和奎诺酮类抗生素作为目前世界上应用最为广泛的广谱抗生素，其在水体、土壤等环境介质中的大量残留对人体健康存在极大的威胁与隐患。因此，消除奎诺酮类抗生素在环境中的残留问题已成为目前科研工作者迫切需要解决的重大问题。

半导体光催化剂因其具有高效，绿色，环保的水污染控制与消除能力，近年来成为人们研究的热点。科研工作者不断在探索新兴高效的半导体光催化剂。常用的半导体光催化剂有TiO₂、ZnO、CdS和In₂S₃等金属氧/硫化物。而通过非金属材料对半导体光催化剂进行改性修饰一直是复合光催化剂研究的热点。近年来，碳点(CDs)作为一种碳材料，以其独特的光电性能，热稳定性及化学稳定性，无毒无害和简便的制备方法受到众多光催化研究者的青睐。通过制备以碳点修饰的复合光催化剂来降解去除水体中的有机污染物也成为目前研究的热点。

发明内容

本发明以水热法和微波法为技术手段，制备出碳点修饰In₂S₃/CNFs(CDs@In₂S₃/CNFs)复合光催化剂。

本发明按以下步骤进行：

(1)In₂S₃/CNFs前驱体的制备：

向InCl₃·4H₂O(四水合氯化铟)和L-半胱氨酸中加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到水热反应釜中，并放入烘箱中煅烧，经过滤洗涤收集得到的固体即为In₂S₃/CNFs前驱体；

(2)碳点修饰In₂S₃/CNFs(CDs@In₂S₃/CNFs)复合光催化剂的制备：

称取柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入乙二胺与去离子水，磁力搅拌并微波加热，所得混合溶液即为碳点；然后将步骤(1)制备的In₂S₃/CNFs前驱体加入上述混合溶液中，充分磁力搅拌并置入反应釜中，在160℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In₂S₃/CNFs复合光催化剂。

其中，步骤(1)中所述的四水合氯化铟和L-半胱氨酸的摩尔比为1：4

其中，步骤(1)中所述的四水合氯化铟和碳纳米纤维的质量比为3：1。

其中，步骤(2)中所述的碳点和In₂S₃/CNFs前驱体的质量比为4：1。

上述技术方案中步骤(1)、(2)中去离子水用量为能使可溶性固体完全溶解。