所屬技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及納米材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種用作可見光催化光敏劑碳量子點的水熱制備方法

背景技術(shù)：
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抗生素類藥品廣泛用于醫(yī)療處置、醫(yī)療用藥及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，但通常情況下人類及動物對抗生素的吸收能力很低，50％～80％的抗生素最終被排除冰進入水生環(huán)境，引起土壤毒性、耐抗生素病原體產(chǎn)生等威脅人類身體健康的情況發(fā)生。四環(huán)素是全球使用量第二大的抗生素，目前為止對于四環(huán)素的去除仍然缺乏有效、全面、系統(tǒng)的技術(shù)支持。相比于傳統(tǒng)的吸附、微生物降解法，光催化降解能有效去除水相溶液中的大分子有機組分，將其降解成小分子，抑制毒性及進一步在水溶液中的傳播。

炭量子點的制備和應(yīng)用引起學(xué)者們的廣泛關(guān)注，量子效應(yīng)能賦予炭點獨特的性質(zhì)，尺寸限域進一步引起小尺寸效應(yīng)、宏觀的量子隧道效應(yīng)及表面效應(yīng)，表現(xiàn)出不同于大尺寸顆粒的物理化學(xué)性質(zhì)，廣泛的用作金屬探針，生物標(biāo)記，光傳感器等方面。炭量子點是一類由碳元素構(gòu)成的納米尺寸的粒子，由sp²雜化和不飽和sp³雜化碳原子組成的共軛體系。表面豐富的官能團易于與半導(dǎo)體催化劑復(fù)合，拓展半導(dǎo)體催化劑對光的響應(yīng)范圍，制備的復(fù)合體系催化劑能有效響應(yīng)可將光照射，拓展了其使用價值。

公開號為cn103011126的中國專利介紹了水溶性熒光炭量子點制備工藝，該法將葡萄糖與丙二酸二已酯混合，140-160℃回流后冷卻至室溫，產(chǎn)物100-120℃真空干燥2h后溶于蒸餾水中，經(jīng)離心分離冷凍干燥后得到目標(biāo)熒光碳點，產(chǎn)物粒徑2～4nm，熒光效率達24％。此法雖提高了量子效率，但反應(yīng)中應(yīng)用有機溶劑，且過程較繁瑣。

公開號為cn103480353a的中國專利介紹了一種用水熱法合成碳量子點溶液制備復(fù)合納米光催化劑的方法，該法將以維生素c作為碳源，無水乙醇和去離子水混合液為溶劑，水熱反應(yīng)后向產(chǎn)物中加入二氯甲烷，萃取上清液透析后得到目標(biāo)產(chǎn)物，將其與溶膠凝膠法制備的tio2復(fù)合得到復(fù)合納米光催化劑，本法操作簡單，成本低，但反應(yīng)產(chǎn)物的萃取劑為有機試劑且對產(chǎn)率影響較大。

公開號為cn104201357的中國專利介紹了一種石墨烯量子點-石墨烯復(fù)合材料及其制備方法與用途。將鹵代苯、堿金屬單質(zhì)和取代芳烴化合物放入高壓密閉的反應(yīng)釜中攪拌反應(yīng)，后離心分離得到干燥樣品，惰性氣體保護下高溫處理得到石墨烯量子點-石墨烯復(fù)合材料，有優(yōu)異的電化學(xué)性能，反應(yīng)中三種原料的配比對材料的性質(zhì)有較大影響，反應(yīng)條件要求高。

公開號為cn102127431的中國專利介紹了碳量子點的制法及應(yīng)用該量子點制備光催化劑的方法，該法將乙醇與蒸餾水按一定體積比混合后加入無機強堿得到電解液放入電解槽，以石墨碳棒作為電極，在10～200ma/cm²的電流密度下進行電化學(xué)反應(yīng)2～4h，最后加入干燥劑，通過柱層析分離得到碳量子點，該法進行兩步操作，一次電解一次柱層析分離，反應(yīng)復(fù)雜且對儀器損害較大。

綜上所述，傳統(tǒng)的燃燒，電解，冷凍干燥，超聲等制備碳點的方法高損耗，反應(yīng)復(fù)雜，需強酸堿等鈍化劑，有些雖然性能優(yōu)異，但缺乏相關(guān)實際應(yīng)用方面的指導(dǎo)。本專利提出以水熱法制備熒光碳納米粒子，反應(yīng)以水為溶劑，條件溫和，設(shè)備操作簡單，將其與tio2復(fù)合，能作為光敏劑，能將tio2光響應(yīng)范圍有效拓展至可見光范圍，對抗生素有優(yōu)異的光催化降解性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種用作可見光催化光敏劑碳量子點的水熱制備方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：一種用作可見光催化光敏劑碳量子點的水熱制備方法，其特征在于：以落葉松為原料，經(jīng)高溫高壓水熱法處理后，離心過濾除去深棕色固體產(chǎn)物，得到淺黃色液體產(chǎn)物，將液體產(chǎn)物高速離心，控制離心轉(zhuǎn)速和時間，除去不溶小顆粒雜質(zhì)，用一定分子量的透析袋透析除去未反應(yīng)糖，鹽分等，后經(jīng)濃縮得到目標(biāo)產(chǎn)物-水溶性熒光碳量子點。將其與tio2復(fù)合制備光催化復(fù)合體系，以抗生素為模型物，考察復(fù)合體系對模型物的光催化降解性能，碳點作為光敏劑的作用效率。本操作工藝的主要特點為利用黑龍江省資源豐富的落葉松為原料，環(huán)保廉價易得，水熱反應(yīng)低溫低壓，無需添加酸堿鹽等鈍化劑，產(chǎn)物為水溶性的且具有一定熒光效應(yīng)，反應(yīng)過程操作簡單，成本低廉。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、以資源豐富的落葉松為反應(yīng)原料，充分利用天然生物質(zhì)，原料豐富廉價易得，含有豐富的纖維素、半纖維素及木質(zhì)素，原料環(huán)保天然無污染，經(jīng)水熱處理后炭化率較高。

2、本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，使用水熱反應(yīng)，以水為溶劑，原料不需預(yù)處理，反應(yīng)過程操作簡單，生產(chǎn)成本低，得率高。

3、本發(fā)明制備的液體產(chǎn)物為水溶性，且具有良好的熒光效應(yīng)，可以有效作為光催化復(fù)合體系的光敏劑。

4、本發(fā)明反應(yīng)中不添加酸堿鹽等鈍化劑，無需額外處理，產(chǎn)物為水溶性，表現(xiàn)出對ph的敏感性，以硫酸奎寧做標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為參比，量子效率可達22％。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明實施例1制備得到的碳納米粒子的透射電鏡(tem)照片；

圖2為本發(fā)明實施例1制備得到的碳納米粒子水溶液在紫外光(365nm)照射下的吸收曲線和照片；

圖3為本發(fā)明實施例1制備得到的碳納米粒子水溶液在熒光照射下的發(fā)射和激發(fā)光譜；

圖4為本發(fā)明實施例1制備得到的碳納米粒子水溶液在不同激發(fā)波長下得到的發(fā)射光譜。

具體實施方式：

下面對本發(fā)明實施作進一步詳細描述：

一種用作可見光催化光敏劑碳量子點的水熱制備方法，其特征在于：以落葉松為原料，經(jīng)高溫高壓水熱法處理后，離心過濾除去深棕色固體產(chǎn)物，得到淺黃色液體產(chǎn)物，將液體產(chǎn)物高速離心，控制離心轉(zhuǎn)速和時間，除去不溶小顆粒雜質(zhì)，用一定分子量的透析袋透析除去未反應(yīng)糖，鹽分等，后經(jīng)濃縮得到目標(biāo)產(chǎn)物-水溶性熒光碳量子點。將其與tio2復(fù)合制備光催化復(fù)合體系，以抗生素為模型物，考察復(fù)合體系對模型物的光催化降解性能，碳點作為光敏劑的作用效率。

下面，本發(fā)明將用實施例進行進一步的說明，但是它并不限于這些實施例的任一個或類似實例。

實施例1：

購買商品落葉松木粉，選取40-60目木粉，稱取10g，放入容積500ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，放入一定體積的水作為溶劑，保證溶液體積與釜容積為7:10，10℃/min升溫速率升溫至目標(biāo)溫度260℃，恒溫9.5h，冷卻降至室溫，過濾，收集得到的淡黃色液體，以12000r/min的轉(zhuǎn)速離心分離20分鐘，去除小顆粒沉淀物，液體用截留量1500的透析袋透析3天，除去未反應(yīng)糖，鹽分等，濃縮后即得水溶性熒光碳量子點，平均粒徑為6.5nm。其紫外吸收光譜圖、tem圖，熒光發(fā)射光譜圖分別如圖1-圖4所示。

將其與溶膠凝膠法制備的tio2復(fù)合制備光催化復(fù)合體系，以四環(huán)素為目標(biāo)模型物，可見光照射下3h該復(fù)合體系對四環(huán)素的降解效率達到93.8％。

實施例2：

購買商品落葉松木粉，選取40-60目木粉，稱取8g，放入容積500ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，放入一定體積的水作為溶劑，保證溶液體積與釜容積為9:10，10℃/min升溫速率升溫至目標(biāo)溫度230℃，恒溫12h，冷卻降至室溫，過濾，收集得到的淡黃色液體，以11000r/min的轉(zhuǎn)速離心分離15分鐘，去除小顆粒沉淀物，液體用截留量1000的透析袋透析3天，除去未反應(yīng)糖，鹽分等，濃縮后即得水溶性熒光碳量子點，平均粒徑為38.2nm。

將其與溶膠凝膠法制備的tio2復(fù)合制備光催化復(fù)合體系，以四環(huán)素為目標(biāo)模型物，可見光照射下3h該復(fù)合體系對四環(huán)素的降解效率達到91.3％。