[发明专利]一种碳点修饰氧掺杂氮化碳光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光催化技术领域，公开了一种碳点修饰氧掺杂氮化碳光催化剂及其制备方法和应用。该方法是将柠檬酸和尿素加入超纯水，超声溶解后在170～190℃反应，冷却至室温，离心，烘干后用超纯水定容得到CDs溶液。将盐酸氨基脲在540～560℃下煅烧反应，冷却后碾磨，过筛，得到O‑C₃N₄；将O‑C₃N₄加入坩埚中，加入超纯水和乙醇，再加入CDs溶液，超声溶解后，水浴加热搅拌至干，在280～320℃下煅烧反应，冷却后碾磨，过筛，得到光催化剂。本发明采用热聚合法，合成工艺简单，重复性好，具有大规模生产的基本条件。本发明光催化剂中的CDs可将长波光转换为短波光，提高了催化效果，可在不同光源下降解双氯芬酸。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，特别涉及一种碳点修饰氧掺杂氮化碳光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

双氯芬酸具有较强的抗风湿、消炎、镇痛和退热作用。目前，双氯芬酸已成为全球最畅销的解热镇痛消炎药物之一。由于DCF使用范围广、工业生产量大，一方面可以通过生产企业直接排放，另一方面，DCF被人服用后，不能够被完全代谢，部分随排泄物直接进入城市污水系统。痕量浓度的DCF就能在环境中产生抗药性病原体，对生态系统和人类健康产生负面影响。而传统的污水处理技术对DCF的处理效果较差，因此，发展高效水处理技术对DCF的去除意义重大。

由于光催化可在室温下充分利用太阳光，具有成本低和无污染的优点，引起学术界的广泛关注。石墨化氮化碳(g-C₃N₄)是一种具有类石墨结构的非金属半导体材料，由于其稳定性高、合成工艺简单、成本低、毒性低且具有可见光响应，已被广泛用于光催化降解有机污染物领域。然而，g-C₃N₄仅可吸收利用475nm以内的光，不能有效地利用可见光。而且氮化碳的光生电子和空穴的复合率较高，导致其催化活性受到了抑制。目前商业化生产的光催化材料只能利用紫外光，大大地限制了光催化技术的实际应用，因此高效光催化材料的开发也是光催化在环境污染治理方面进一步应用的关键。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种碳点修饰氧掺杂氮化碳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，并在蓝光照射下可高效降解水中双氯芬酸。

本发明的再一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的碳点修饰氧掺杂氮化碳光催化剂。

本发明的又一目的在于提供一种上述碳点修饰氧掺杂氮化碳光催化剂的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种碳点修饰氧掺杂氮化碳光催化剂(CDs/O-C₃N₄光催化剂)的制备方法，包括以下操作步骤：

S1.将柠檬酸和尿素加入超纯水，超声溶解后，放入鼓风烘箱中在170～190℃下反应，待其冷却至室温，将所得溶液离心去除大颗粒，烘干后用超纯水定容得到的CDs溶液；

S2.将盐酸氨基脲放入氧化铝坩埚中，转移进马弗炉中在540～560℃下煅烧反应，待其冷却至室温后，玛瑙研钵碾磨，过筛，得到氧掺杂氮化碳光催化剂(O-C₃N₄)；

S3.将步骤S2所得氧掺杂氮化碳光催化剂加入坩埚中，加入超纯水和乙醇，再向其中加入步骤S1所得CDs溶液，超声溶解后，水浴加热搅拌至干，放入马弗炉中在280～320℃下煅烧反应，待其冷却至室温后，玛瑙研钵碾磨，过筛，得到碳点修饰氧掺杂氮化碳光催化剂(CDs/O-C₃N₄光催化剂)。

步骤S1中所述柠檬酸和尿素的质量比为(2～4)：(1～2)，柠檬酸和超纯水的质量比为(1～2)：(3～4)。