[发明专利]一种氮掺杂碳点/钛酸纳米管复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮掺杂碳点/钛酸纳米管复合材料，所述复合材料为钛酸纳米管上负载有氮掺杂碳点。本发明还公开了上述氮掺杂碳点/钛酸纳米管复合材料的制备方法，具体为：将钛酸纳米管粉末超声分散于溶剂中，然后将氮掺杂碳点粉末投加到上述溶液中持续超声分散；将得到的混合液进行水热反应，对反应后的初始产物进行清洗、烘干处理得到氮掺杂碳点/钛酸纳米管复合材料。本发明复合材料能够同时高效去除水体中的抗生素和重金属。

技术领域

本发明涉及一种氮掺杂碳点/钛酸纳米管复合材料，还涉及上述复合材料的制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展，人们对物质需求不断提高，尤其对畜禽产品的需求量也越来越大。20世纪80年代后期，我国的畜牧业从最初的粗放型逐步转变为集约型。与传统的粗放型饲养方式相比，集约型和规模化的饲养方式使生产效率得到了很大的提升，并且有效增加了经济效益。与此同时，一些具有促进生长和疾病预防的物质，如铜(Cu)、锌(Zn)等重金属以及四环素类和氟喹诺酮类等抗生素，被广泛添加于畜禽养殖业的饲料中。由于畜禽对重金属和抗生素的吸收率较低，因此会将其排泄掉，大量畜禽粪便的排放，给生态环境构成了极大的威胁。现有技术中，几乎没有能够同时高效环保地去除水体中抗生素和重金属的材料，都是专门针对抗生素或重金属的处理材料。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种氮掺杂碳点/钛酸纳米管复合材料，该复合材料能够同时高效去除水体中的抗生素和重金属，并且反应后材料还可以回收再利用。

本发明还要解决的技术问题是提供上述氮掺杂碳点/钛酸纳米管复合材料的制备方法，该制备方法工艺简单、制备成本低。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种氮掺杂碳点/钛酸纳米管复合材料，所述复合材料为钛酸纳米管上负载有氮掺杂碳点。

其中，每克钛酸纳米管上负载有0.1～0.15克氮掺杂碳点。

下述内容中，氮掺杂碳点标记为NCDs，钛酸纳米管标记为TNTs。

上述氮掺杂碳点/钛酸纳米管复合材料的制备方法，具体为：将钛酸纳米管超声分散于溶剂中，然后将氮掺杂碳点投加到上述溶液中持续超声分散；将得到的混合液进行水热反应，对反应后的初始产物进行清洗、烘干处理后得到氮掺杂碳点/钛酸纳米管复合材料。

其中，所述水热反应的温度为120～130℃，水热反应的时间为4～5h。

其中，烘干温度为60～70℃，烘干时间为10～12h。

其中，溶剂中，钛酸纳米管粉末与氮掺杂碳点粉末的加入质量比为1∶0.1～0.15。

有益效果：单独的钛酸纳米管利用层级之间的Na⁺和H⁺与金属阳离子进行离子交换从而实现对水体中重金属离子的吸附去除，但是单独的钛酸纳米管在可见光下没有光催化活性；单独的氮掺杂碳点有较低的光催化活性和对重金属离子的吸附去除能力；将两者组成复合材料后，复合材料中，利用NCDs的上转换光致发光特性，将TNTs的吸收带由紫外光拓宽到可见光区域，从而复合材料(中的TNTs)可以利用太阳光(即可见光)高效光催化降解抗生素的同时还能通过离子交换快速吸附去除重金属(并且吸附去除重金属的能力也大大提高，原因是复合材料具有等电点低和大的比表面积，通过离子交换和配位作用能够高效地吸附大量的二价铜离子)，而且吸附重金属的过程还可以进一步提高TNTs对抗生素的降解速率(在吸附水体中重金属Cu(II)后，Cu(II)进入复合材料的层间，可以窄化其禁带宽度并拓宽对可见光的吸收带，从而进一步提高复合材料的光催化性能)；另外，本发明方法工艺简单，原材料易获得，制备成本低，制得的复合材料具有化学稳定性好以及易于从溶液中分离出来的优点。

附图说明

图1为TNTs的TEM和HRTEM表征图；