[发明专利]一种复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本申请属于光催化剂技术领域，尤其涉及一种复合光催化剂及其制备方法和应用。本申请提供了一种复合光催化剂，包括：负载碳量子点的苝二酰亚胺超分子催化剂；其中，所述苝二酰亚胺超分子催化剂选自丙氨酸基团修饰的苝二酰亚胺或/和甲氧卞胺基团修饰的苝二酰亚胺。本申请提供了所述复合光催化剂的制备方法，包括：将苝二酰亚胺超分子催化剂和碳量子点分散于溶剂中，将所得固体物质进行抽滤离心和干燥，得到复合光催化剂。本申请提供了一种复合光催化剂及其制备方法和应用，能有效解决现有PDI光催化剂存在比表面积小，光催化过程中容易产生电子与空穴复合现象，光生载流子复合率高，可见光响应低，以及光催化活性低的问题。

技术领域

本申请属于光催化剂技术领域，尤其涉及一种复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着药物和个人护理用品(PPCPs)的使用，使得这类药物不断进入环境，因这类污染物具有“假”持久性并能引起环境菌群的抗药性，造成普遍污染的现象，引起了人们广泛的关注。由于其稳定的化学结构和对生物降解的逆行性，它们已在城市污水循环，甚至饮用水中检测到。各种水环境中PPCPs的浓度范围已达到ng～μg·L^-1之间，因此长期在这种环境下生存的水生生物会受到此类微量污染物的影响，如给生物带来致癌致畸致突变以及对神经系统、免疫系统等方面造成健康威胁，并且会随着食物链的传递而累积，最终对生态环境造成不可逆的影响。PPCPs的迁移转化、暴露机理、生态风险和治理技术日益成为科学界的研究热点。因此亟须发展高效PPCPs污染控制技术。

我国是一个水资源短缺，水旱灾害频繁的国家。随着工业的发展，水污染加剧了水资源的短缺，人们赖以生存的水环境正面临着严重的污染危机。可利用太阳光来降解污染物的光催化技术因其成本低无污染由此应运而生。

相比传统金属半导体(TiO₂、ZnO和Ag₂O等)和非金属C₃N₄光催化剂，苝二酰亚胺(PDI)超分子催化剂具有制备工艺简单、原料价格低以及材料结构可控性高等特点，是目前研究的新方向。然而原状PDI光催化剂存在比表面积小，光催化过程中容易产生电子与空穴复合现象，光生载流子复合率高，可见光响应低，以及光催化活性低的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种复合光催化剂及其制备方法和应用，能有效解决现有PDI光催化剂存在比表面积小，光催化过程中容易产生电子与空穴复合现象，光生载流子复合率高，可见光响应低，以及光催化活性低的问题。

本申请第一方面提供了一种复合光催化剂，包括：

负载碳量子点的苝二酰亚胺超分子催化剂；

其中，所述苝二酰亚胺超分子催化剂选自丙氨酸基团修饰的苝二酰亚胺或/和甲氧卞胺基团修饰的苝二酰亚胺。

具体的，上述负载方法采用现有常规手段负载。

具体的，上述碳量子点为现有常规的碳量子点物质。

另一实施例中，所述丙氨酸基团修饰的苝二酰亚胺的制备方法包括：将苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、丙氨酸和咪唑混合，然后进行煅烧，得到所述丙氨酸基团修饰的苝二酰亚胺。

具体的，所述煅烧条件具体为：以4～6℃/min的升温速率升温至90～150℃，保温3～7h；优选为90～130℃，保温3～6h。

具体的，所述丙氨酸基团修饰的苝二酰亚胺的制备方法为：将苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、丙氨酸、咪唑，充分混合之后在氩气保护下煅烧。煅烧结束后，将煅烧得到的样品冷却至室温后进行研磨，得到所述丙氨酸基团修饰的苝二酰亚胺。

另一实施例中，所述甲氧卞胺基团修饰的苝二酰亚胺的制备方法包括：将3,4,9,10-苝四甲酸二酐、甲氧卞胺和喹啉溶液混合，然后进行煅烧，得到所述甲氧卞胺基团修饰的苝二酰亚胺。