[发明专利]一种氮化硼量子点/超薄多孔氮化碳复合光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氮化硼量子点/超薄多孔氮化碳复合光催化材料及其制备方法和应用,该复合光催化材料以超薄多孔氮化碳为载体，超薄多孔氮化碳上负载有氮化硼量子点。其制备方法以超薄多孔氮化碳和氮化硼量子点溶液为原料，搅拌，直至溶剂完全挥发后，得到氮化硼量子点/超薄多孔氮化碳复合光催化材料。本发明复合光催化材料具有环境友好、稳定性好、易分散、活性高等优点，是一种结构新颖、光催化性能优异的新型可见光非金属复合光催化材料。其制备方法具有工艺简单、易操作、成本低等优点。本发明复合光催化材料用于降解有机污染物，可实现对有机污染物的有效去除，具有操作简单、成本低、去除率高等优点，有着很好的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化复合材料技术领域，具体涉及一种氮化硼量子点/超薄多孔氮化碳复合光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，药物及个人护理品（PPCPs）作为一种新兴污染物日益受到人们的关注，其中抗生素尤为引起人们的重视，因为它会增强环境中细菌的耐药性从而威胁人体的健康。如，盐酸土霉素是一种广谱类抗生素，若畜禽摄入的盐酸土霉素未经完全代谢和吸收而直接排出，会导致畜禽废水中的盐酸土霉素检出率增高。目前，常规的物理吸附、化学氧化和生物过滤等技术方法均无法满足高效、经济且环保的处理含盐酸土霉素废水的要求。因此，寻求一种绿色、经济、高效的处理剂来去除水中抗生素污染物迫在眉睫。

光催化技术是近来快速发展的一种高级氧化技术，它能够利用太阳光实现对有机污染物的高效降解，且对环境无二次污染。光催化材料由于受到太阳光的激发，能够产生电子-空穴对，电子和空穴通过与水进行自由基的传递从而产生超氧自由基和羟基自由基，进而实现有机污染物的降解。然而，目前的光催化材料大多含有金属元素，且光吸收的区域主要集中在紫外区，严重阻碍了光催化材料的实际应用。类石墨型氮化碳是一种能被可见光激发的非金属光催化材料，但是一般方法制备的氮化碳成块状，活性位点较少，且光生电子-空穴对容易复合，从而抑制了它的光催化活性。现有技术中，已有氮化硼修饰氮化碳复合光催化材料的相关报道，虽然这些复合光催化材料中通过将氮化硼修饰在氮化碳上以提高氮化碳的光催化活性，但是这些由氮化硼和氮化碳复合而成的复合光催化材料通常呈层叠块状，不利于光生载流子的分离与转移，且存在活性官能团少、反应活性位点少等缺陷。另外，这些复合光催化材料中采用的氮化硼呈沙状或层状，存在分散性较差、暴露在外的活性官能团和活性中心较少等缺陷，因而将其修饰在氮化碳上并不能显著提高光生载流子的分离与转移速率，仍然存在光催化活性不足等问题。因此，如何克服现有技术中的缺点和不足，提供一种环境友好、稳定性好、分散性好、催化活性高的新型非金属复合光催化材料，对于拓宽光催化技术在环境污染物治理领域中的应用范围具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种环境友好、稳定性好、分散性好、催化活性高的氮化硼量子点/超薄多孔氮化碳复合光催化材料及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种氮化硼量子点/超薄多孔氮化碳复合光催化材料，所述氮化硼量子点/超薄多孔氮化碳复合光催化材料以超薄多孔氮化碳为载体，所述超薄多孔氮化碳上负载有氮化硼量子点。

上述的氮化硼量子点/超薄多孔氮化碳复合光催化材料，进一步改进的，所述超薄多孔氮化碳的平均厚度为2.5 nm～3.5 nm；所述氮化硼量子点与超薄多孔氮化碳的质量比为1∶120～1200。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的氮化硼量子点/超薄多孔氮化碳复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将三聚氰胺、硼酸与水混合，搅拌，得到悬浮液；将所述悬浮液进行水热反应，过滤，得到氮化硼量子点溶液；

S2、将超薄多孔氮化碳分散于易挥发有机溶剂中，加入步骤S1中得到的氮化硼量子点溶液，搅拌，直至易挥发有机溶剂完全挥发，得到氮化硼量子点/超薄多孔氮化碳复合光催化材料。