[发明专利]碳量子点/磷酸银复合光催化剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于可见光催化剂材料技术领域，涉及一种碳量子点(CQDs)/磷酸银(Ag₃PO₄)复合光催化剂的制备方法及应用。

背景技术

利用半导体光催化剂降解有机污染物己成为当今环境领域的研究热点。磷酸银以超高的量子效率及优异的可见光催化性能备受研究者的青睐。然而，磷酸银化学性质不稳定，易发生光化学腐蚀，形成的银单质附着在Ag₃PO₄颗粒表面，削弱了对可见光的吸收，从而导致光催化性能降低。因此，通过不同改性手段来提高单一Ag₃PO₄的光催化活性和稳定性将是今后研究的重点。目前，研究者们致力于制备Ag₃PO₄的复合材料以克服上述缺陷，如设计合成特殊的结构、复合其他半导体、构建异质结、掺杂离子、负载等手段。

碳量子点(CQDs)具有良好的光诱导电子转移特性因此碳量子点在制备光催化方面可以作为一种有效的成分。由于碳量子点的小尺寸和富功能基团特点，可使复合材料的结构形成有效的均匀分布的收缩。同时碳量子点也具有优异的稳定性，可以重复使用。此外，由于良好的电荷传输特性，它可以为电子提供从本体到表面的渠道。更重要的是，共轭材料是具有在电子或空穴传输独特的性能的一类材料。由于碳量子点的共轭π结构，它可表现出优异的电子转移/储层特性。

因此，将碳量子点与磷酸银复合，利用了碳量子点具有优异的光稳定性和光诱导电子转移特性，克服了磷酸银化学性质不稳定，易发生光化学腐蚀的缺点。研究和开发这种新型的复合光催化剂是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点和不足，提供一种新型CQDs/Ag₃PO₄复合光催化剂的制备方法及应用，解决了现有技术中存在的问题，本发明制备的光催化剂大大提高了磷酸银的稳点性，增强了光催化活性，达到有效降解污染物的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是如下：

一种碳量子点/磷酸银复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将葡萄糖溶液和碱性溶液中混合超声处理，然后取混合溶液，加盐酸调节pH为6～8，在搅拌的状态下加入无水乙醇，再加入硫酸镁，搅拌后静置，过滤得澄清溶液，加热澄清溶液至50～100℃，直到溶液变色并有固体产生，过滤得固体，并将固体研磨成粉末得到碳点；

(2)取制得的的碳量子点，溶于去离子水中，超声制得碳量子点溶液；取磷酸氢二钠溶液，加入碳量子点溶液中，搅拌使其表面磷酸化；再逐滴加入硝酸银溶液，搅拌使其充分反应后，静置、过滤烘干、研磨，得固体黄色粉末，即得到CQDs/Ag₃PO₄复合光催化剂，其中碳量子点占磷酸银质量的0.4％～2.0％。

步骤(1)中，碱性溶液为氢氧化钠溶液，葡萄糖溶液浓度0.1～5mol/L，氢氧化钠溶液浓度0.01～1mol/L，葡萄糖溶液和氢氧化钠溶液摩尔比为1～20。

步骤(1)中，盐酸浓度为0.01～1mol/L。

步骤(1)中，硫酸镁添加量占溶液总质量的0.5wt％～30wt％。

步骤(2)中，碳量子点的质量浓度为0.5～10g/L，加入量为5～25ml。

步骤(2)中，磷酸氢二钠浓度为0.01～0.5mol/L，加入量为10～30ml。

步骤(2)中，超声时间为0.5～5h；加入磷酸氢二钠后，搅拌时间为0.5～3h。

步骤(2)中，硝酸银溶液浓度为0.05～0.5mol/L，加入量为10～30ml。

步骤(2)中，加入硝酸银溶液，搅拌时间为0.5～5h。

所述的制备方法制得的碳量子点/磷酸银复合光催化剂在处理水中有机污染物中的应用。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：