[发明专利]氮化硼量子点修饰纳米环状磁性氧化石墨烯复合光催化材料及其制备方法和应用

说明书

一种氮化硼量子点修饰纳米环状磁性氧化石墨烯光催化材料及其制备方法和应用，该氮化硼量子点修饰纳米环状磁性氧化石墨烯光催化材料包括磁性四氧化三铁纳米环，在磁性四氧化三铁纳米环的表面包覆有氧化石墨烯，在氧化石墨烯上接枝有氮化硼量子点；制备采用微波法得到纳米环状磁性氧化石墨烯复合材料，在磁性四氧化三铁纳米环形成的同时实现氧化石墨烯的包覆；经开环反应将刚性芳香胺基氮化硼量子点接枝到纳米环状磁性氧化石墨烯复合材料表面。本发明制备工艺简单可控，制备的氮化硼量子点修饰纳米环状磁性氧化石墨烯光催化材料热稳定性好，具有较高光催化降解效率和分散性；应用于光催化降解去除水中红霉素与罗红霉素，可实现高效便捷的固液分离。

技术领域

本发明属于碳纳米材料技术领域，具体涉及一种氮化硼量子点修饰纳米环状磁性氧化石墨烯复合光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

自2019年底新型冠状肺炎病毒疫情爆发以来，在关注新型病毒的同时，由滥用抗生素类药物所导致的超级耐多药细菌也日益受到关注。抗生素类药物作为一种持久性的新兴污染物会引起环境中多种细菌的耐药性增强，进而对人体健康形成潜在的安全风险。近年来，环境水样包括河水、井水、雨水等样品中红霉素、罗红霉素等抗生素类药物时有检出。为了保证居民生活饮用水质量安全，对水体中红霉素、罗红霉素等抗生素类药物的净化控制研究已成为水处理与水污染防治领域的研究热点。目前，常规的物理吸附、化学氧化与生物膜过滤技术等方法尚不能满足高效、经济、环保的要求。鉴于此，亟需开发一种绿色、高效、经济的处理技术用于净化水中抗生素类药物残留。

光催化技术可以利用光催化材料在太阳光的作用下实现对环境污染物的绿色降解。光催化材料在太阳光的激发下，产生电子空穴并通过与水进行自由基传递，进而形成超氧自由基与羟基自由基并实现对有机污染物的高效降解。鉴于氧化石墨烯具有特殊的力学性能、电学性能与大比表面积，而且在其表面与边缘含有丰富的羟基、环氧基、羧基等功能基团，氧化石墨烯在光催化领域显示了巨大的应用潜能。纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合光催化剂、氧化锌/氧化石墨烯复合光催化剂与纳米银/氧化石墨烯复合光催化剂被开发出来，并用于环境有机污染物的降解。然而，目前的氧化石墨烯基光催化材料分散度低、易于团聚，进而阻碍光生载流子在氧化石墨烯表面的转移速率，极大抑制了其光催化活性。此外，固液分离问题严重阻碍了氧化石墨烯基光催化材料的实际应用。

鉴于此，开发一种分散性好、催化活性高、易于固液分离的氧化石墨烯基光催化材料对于光催化技术在环境有机污染物防治领域中的广泛应用具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种分散性好、催化活性高、易于固液分离的氮化硼量子点修饰纳米环状磁性氧化石墨烯复合光催化材料。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述氮化硼量子点修饰纳米环状磁性氧化石墨烯复合光催化材料的制备方法，具有制备工艺简单可控的特点，制得的氮化硼量子点修饰纳米环状磁性氧化石墨烯光催化材料热稳定性良好、分散性好、催化活性高、易于固液分离。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供上述氮化硼量子点修饰纳米环状磁性氧化石墨烯复合光催化材料的应用。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种氮化硼量子点修饰纳米环状磁性氧化石墨烯复合光催化材料，其特征在于：包括磁性四氧化三铁纳米环，在磁性四氧化三铁纳米环的表面包覆有氧化石墨烯，在氧化石墨烯上接枝有氮化硼量子点。

作为优选，所述氮化硼量子点为刚性芳香胺基氮化硼量子点。

作为优选，所述刚性芳香胺基氮化硼量子点的刚性芳香胺分子单体为三(4-氨基苯基)胺、4,4'-二氨基三连苯中的至少一种。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述氮化硼量子点修饰纳米环状磁性氧化石墨烯复合光催化材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：