[发明专利]一种碳量子点/凹凸棒纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于化工新材料领域，特别涉及一种碳量子点/凹凸棒纳米复合材料及其制备方法和应用。本发明将柠檬酸、双氧水和凹凸棒混合进行水热反应，再经过离心、洗涤、烘干得到碳量子点/凹凸棒纳米复合材料，再将此复合材料用于光催化脱硫。

技术领域

本发明属于化工新材料领域，特别涉及一种碳量子点/凹凸棒纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

燃料中的含硫化合物转化为SOx逐渐导致空气污染和酸雨形成。为了减少对人类健康和环境的危害性影响，因此迫切需要降低燃料中的硫含量。

传统加氢脱硫虽已广泛应用，但是其需要高温高压和昂贵的氢气。另外，由于二苯并噻吩及其衍生物如4，6-二甲基二苯并噻吩在加氢条件下是强稳定性的，因此难以满足深度脱硫的要求，包括氧化脱硫，萃取脱硫，生物脱硫和吸附脱硫等的替代方法已被用于从燃料油中去除含硫物质，其中氧化脱硫由于其低成本和高效率而备受关注。因此，光催化氧化脱硫新材料由于其成本低，操作简单，无需氢耗，脱硫效率高的优点而受到广泛的关注。

发明内容

本发明旨在提供一种碳量子点/凹凸棒纳米复合材料及其制备方法和应用，该复合材料是以凹凸棒为载体，将凹凸棒与碳量子点复合后得到的纳米复合材料，本发明复合材料的组成通式表示为：CQDs/ATP。

本发明的制备方法为：将柠檬酸、双氧水和凹凸棒混合进行水热反应，再经过离心、洗涤、烘干得到碳量子点/凹凸棒纳米复合材料，

控制柠檬酸的用量，使碳量子点相对于凹凸棒的质量分数为10％-40％，

双氧水中过氧化氢的浓度为0.9mol·L^-1，控制双氧水中过氧化氢和柠檬酸的摩尔比为0.3～0.6：1，

水热温度为120-180℃，水热时间为6-24h。

本发明还提供了一种上述复合材料的应用，即将该复合材料用于光催化脱硫。

现有的制备工艺所得到的碳量子点往往粒径过大，对此，本发明在柠檬酸碳源水热过程中加入双氧水，发现以此为水热体系提供了羟基环境后，有效控制了所生成的碳量子点的粒径小于5nm。同时，本发明中碳量子点被可见光激发后产生光生电子与空穴，电子被注入凹凸棒导带，大大降低了与碳量子点上余留的空穴重新复合的几率，提高了光响应范围，此时该电子与O₂、H₂O₂生成·O₂^—、·OH，用以氧化二苯并噻吩实现脱硫。

附图说明

图1为实施例1所制备的CQDs/ATP的XRD图。

图2为实施例1中原料ATP的TEM图。

图3为实施例1所制备的CQDs/ATP的TEM图。

图4为对比例1所制备的CQDs/ATP的TEM图。

具体实施方式

实施例1：

称取柠檬酸0.32g、0.9mol·L^-1的双氧水1mL和凹凸棒1g加入10ml去离子水中超声充分搅拌，然后将混合溶液转移至水热反应釜中，在160℃下反应8h，用水和无水乙醇充分洗涤之后，在80℃的烘箱中烘干，再经过研磨即可得到CQDs/ATP纳米复合材料。

对所得CQDs/ATP纳米复合材料进行X射线粉末衍射，如图1所示，复合材料的XRD中分别出现了碳量子点、凹凸棒的特征峰，说明碳量子点与凹凸棒成功复合；