[发明专利]基于碳点的有机物降解同步重金属还原光催化电极及应用

权利要求书

1.一种基于碳点的有机物降解同步重金属还原光催化电极的制备方法，其特征在于，包括：

在半导体Ⅰ上形成碳点(CDs)电子传输层；

在所述碳点电子传输层上形成半导体Ⅱ。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在半导体Ⅰ上形成碳点电子传输层的步骤包括：

将半导体Ⅰ浸泡在体积分数为10％-30％(例如15％、20％或25％)巯基丙酸(MPA)和1-10g/L(例如2g/L、5g/L或8g/L)CDs的混合溶液中(优选地，浸泡时间为24-48h)，取出得到半导体Ⅰ-CDs电极。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述半导体Ⅰ为TiO₂纳米管或Fe₂O₃纳米管。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述TiO₂纳米管为阳极氧化法制备的TiO₂纳米管，所述Fe₂O₃纳米管为阳极氧化法制备的Fe₂O₃纳米管。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述半导体Ⅱ为有机半导体或无机半导体，其中所述有机半导体为聚苯胺、还原氧化石墨烯或氮化碳；所述无机半导体为WO₃或MoS₂。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，碳点的制备方法包括：将葡萄糖溶于浓H₂SO₄中，在180-220℃(例如190℃、200℃或210℃)条件下加热3-5h(例如3.5h、4h或4.5h)，冷却至室温，调节混合溶液pH值至6.9-7.1，离心后取上清液过固相萃取柱，用氮气对萃取液进行吹脱后冷冻干燥(例如冷冻干燥时间为24-48h)，获得碳点固体颗粒。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述固相萃取柱为HLB固相萃取柱，优选地，萃取步骤包括：使用甲醇对固相萃取柱进行润洗，再使用超纯水洗净固相萃取柱中的残余甲醇；使CDs溶液通过固相萃取柱；使用超纯水冲洗固相萃取柱；使用甲醇对固相萃取柱进行润洗以解吸CDs，获得高纯CDs-甲醇溶液。

8.一种利用权利要求1-7任一项所述制备方法制备的光催化电极。

9.一种利用权利要求8所述光催化电极降解有机物同时还原重金属的方法，其特征在于，包括：

将所述光催化电极浸没到含有有机污染物和重金属的溶液中，在光照条件下进行有机污染物降解和重金属还原。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，反应条件如下：光照强度大于50mW cm^-2，波长大于200nm；电极工作面积与溶液体积比：1-10cm²L^-1；有机污染物浓度：小于1M；重金属浓度：小于10M；反应时间：30-120min(例如60min或90min)。