本發(fā)明涉及光催化劑，具體為一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

1、紡織印染工業(yè)是中國的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)紡織品數(shù)億計，但產(chǎn)生的印染廢水含有大量有害物質(zhì)，如有機染料和重金屬離子等，對環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為應(yīng)對這一問題，科研人員正致力于開發(fā)有效的廢水處理技術(shù)。目前主要的處理方法包括吸附、混凝、生物處理和光催化降解。光催化降解法因其利用太陽能、直接將污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)且不易產(chǎn)生二次污染而受到廣泛關(guān)注，成為解決印染廢水污染的熱門研究方向。

2、光催化劑的種類繁多，包括無機材料、有機材料以及復(fù)合材料等。近年來，基于半導(dǎo)體的多相光催化氧化技術(shù)在去除無機和有機污染物方面顯示出顯著的效率，成為研究的熱點，特別是氧化鈰(ceo2)，因其高儲氧能力、高能導(dǎo)帶、高氧化能力、高催化活性和化學(xué)穩(wěn)定性而備受關(guān)注。然而，ceo2的光吸收主要集中在紫外光區(qū)，可見光吸收不足，且光生電子-空穴對復(fù)合速度快，限制了其光催化效率。為提升ceo2的光催化性能，研究人員采取了多種策略，如貴金屬沉積、染料敏化、金屬和非金屬元素?fù)诫s等。其中，作為一種新興碳基納米材料，碳點(carbon?dots，cds)兼具優(yōu)異的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性、能夠有效地捕獲更寬波段的光能，并作為電子和空穴的傳輸通道，有效抑制光生載流子的復(fù)合等優(yōu)點。近年來，構(gòu)建碳點復(fù)合半導(dǎo)體材料成為化學(xué)和環(huán)境工作者的研究熱點之一，其對研究高效的降解印染廢水工藝具有十分重要的意義。

3、在光催化領(lǐng)域，cds/ceo2復(fù)合材料因其獨特的物理化學(xué)特性而展現(xiàn)出顯著的性能。ceo2作為一種具有優(yōu)異儲氧能力和氧化還原特性的材料，通常在紫外光區(qū)域具有較強的吸收能力，但在可見光區(qū)域的吸收不足，這限制了其在光催化過程中的效率。此外，ceo2中光生電子-空穴對的快速復(fù)合也導(dǎo)致其光催化效率并不理想。然而，當(dāng)與碳點結(jié)合形成復(fù)合材料時，可以顯著擴展其對光的吸收波段，從而提高光催化效率。通過精確調(diào)控碳點的尺寸和表面官能團，可以優(yōu)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和光催化活性，從而在電子器件、傳感器等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。盡管cds/ceo2復(fù)合材料在光電催化領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力，但在實際應(yīng)用中仍面臨著穩(wěn)定性和耐久性提升、制備成本降低以及規(guī)?；a(chǎn)等挑戰(zhàn)。未來的研究需要集中在如何通過創(chuàng)新的合成策略和材料設(shè)計來解決這些問題，以實現(xiàn)復(fù)合材料性能的最大化和應(yīng)用的廣泛化。

4、因此，針對以上現(xiàn)狀，本發(fā)明開發(fā)一種r-cds/ceo2復(fù)合光催化劑，以豐富目前復(fù)合光催化劑在印染廢水中有機染料處理應(yīng)用中的不足。結(jié)合新興的光催化技術(shù)，將具有轉(zhuǎn)換功能的r-cds與ceo2材料復(fù)合，用于紫外光和可見光下的光電催化降解，為印染廢水處理提供了新的策略。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，從而可以高效降解印染廢水中的有機染料。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)碳點r-cds的制備：

5、將對氨基酚鹽酸鹽充分溶解在水中，劇烈攪拌，然后將混合物轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的鋼制高壓釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻，然后使用混合纖維素酯濾膜過濾反應(yīng)物，將得到的濾液進(jìn)行濃縮，然后采用甲醇、異丙醇和正己烷組成的混合液為流動相，將濃縮液經(jīng)過色譜柱分離純化，即可獲得所需的r-cds；

6、(2)r-cds/ceo2復(fù)合光催化劑的制備：

7、將ceo2納米粉末溶于r-cds和無水乙醇組成的混合溶液中，充分?jǐn)嚢枋蛊渫耆芙猓缓髮⒒旌衔镛D(zhuǎn)移到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的鋼制高壓釜中進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻，然后將高壓釜中的混合溶液移入離心管中進(jìn)行離心，得到沉積物，然后用蒸餾水和無水乙醇先后洗滌沉積物一次,并在真空烘箱中干燥，然后將干燥得到的沉積物在氮氣的氣氛下進(jìn)行熱解，即可獲得所需的r-cds/ceo2復(fù)合光催化劑。

8、進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述對氨基酚鹽酸鹽、水的用量比例為(0.8-1.0)g：(146-154)ml；

9、所述劇烈攪拌的時間為4-6min。

10、進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述水熱反應(yīng)的溫度為170-190℃，時間為3-5h。

11、進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述濾液濃縮至38-42ml。

12、進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述流動相中的甲醇、異丙醇和正己烷的體積比為1：(6-8)：1。

13、進(jìn)一步地，步驟(2)中，所述ceo2納米粉末、r-cds、無水乙醇的用量比例為(0.9-1.1)g：(18-22)ml：(7-13)ml；

14、所述充分?jǐn)嚢璧臅r間為8-12min。

15、進(jìn)一步地，步驟(2)中，所述溶劑熱反應(yīng)的溫度為190-210℃，時間為2-4h。

16、進(jìn)一步地，步驟(2)中，所述離心的轉(zhuǎn)速為7000-9000rpm，時間為5-10min。

17、進(jìn)一步地，步驟(2)中，所述干燥的溫度為50-70℃，時間為18-30h。

18、進(jìn)一步地，步驟(2)中，所述熱解的溫度為470-530℃，時間為3-5h。

19、本發(fā)明的有益效果在于：

20、本發(fā)明將r-cds復(fù)合在ceo2的表面上以形成r-cds/ceo2復(fù)合材料，可以顯著改善ceo2的光響應(yīng)性能，r-cds/ceo2復(fù)合材料在光催化降解污染物中具有增強作用，顯著抑制光生載流子復(fù)合、擴寬光譜響應(yīng)范圍、增強光催化劑吸附性能，從而顯著提高光催化效率，可以高效降解印染廢水中的有機染料。

技術(shù)特征：

1.一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述對氨基酚鹽酸鹽、水的用量比例為(0.8-1.0)g：(146-154)ml；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述水熱反應(yīng)的溫度為170-190℃，時間為3-5h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述濾液濃縮至38-42ml。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述流動相中的甲醇、異丙醇和正己烷的體積比為1：(6-8)：1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述ceo2納米粉末、r-cds、無水乙醇的用量比例為(0.9-1.1)g：(18-22)ml：(7-13)ml；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述溶劑熱反應(yīng)的溫度為190-210℃，時間為2-4h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述離心的轉(zhuǎn)速為7000-9000rpm，時間為5-10min。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述干燥的溫度為50-70℃，時間為18-30h。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述熱解的溫度為470-530℃，時間為3-5h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可降解有機染料的碳點基復(fù)合光催化劑的制備方法，其主要包括以下兩個步驟：(1)碳點(R?CDs)的制備；(2)R?CDs/CeO<subgt;2</subgt;復(fù)合光催化劑的制備。本發(fā)明將R?CDs復(fù)合在CeO<subgt;2</subgt;的表面上以形成R?CDs/CeO<subgt;2</subgt;復(fù)合材料，可以顯著改善CeO<subgt;2</subgt;的光響應(yīng)性能，R?CDs/CeO<subgt;2</subgt;復(fù)合材料在光催化降解污染物中具有增強作用，顯著抑制光生載流子復(fù)合、擴寬光譜響應(yīng)范圍、增強光催化劑吸附性能，從而顯著提高光催化效率，可以高效降解印染廢水中的有機染料。

技術(shù)研發(fā)人員：汪宜,趙和平,劉鑫,汪德進(jìn),朱皓然,嚴(yán)夢琴,許高陽,高洪成,韓毅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安慶市長三角未來產(chǎn)業(yè)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17