[发明专利]一种碳量子点/氧化锌可见光催化剂的制备方法

说明书

一种碳量子点/氧化锌可见光催化剂的制备方法，将柠檬酸和尿素的水溶液转入反应管，在功率500～750W的作用下，100～160℃微波水热反应2～30min，自然冷却至室温，得到碳量子点溶液；向锌盐和尿素的水溶液中加入碳量子点溶液，搅拌均匀后转入反应管，在功率500～850W的作用下，100～200℃微波水热反应5～60min，自然冷却至室温，洗涤、烘干，得到碳量子点/氧化锌(CQDs/ZnO)可见光催化剂。本发明制备的碳量子点/氧化锌在可见光照射下能实现有效去除NO污染物，合成方法简单、快速、成本低，有利于放大生产，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于可见光催化材料制备及应用领域，涉及一种碳量子点/氧化锌可见光催化剂的制备方法。

背景技术

近年来，灰霾污染成为我国主要的大气环境问题。NO_x作为重霾污染中二次有机气溶胶(SOA)的重要前体物之一，其典型特点是浓度低(ppb级)、去除难，因此，绿色高效的空气净化技术至关重要。与传统的物理吸附、生物过滤等去除方法相比，半导体光催化技术具有低能耗、低成本、高效率的优势，被广泛应用于空气污染控制领域。

传统的光催化材料ZnO，价廉易得、氧化能力强，但作为宽带隙半导体(～3.2eV)，仅能吸收波长小于387nm的紫外光，太阳能利用效率低、可见光催化性能差。碳量子点(CQDs)作为一种新兴的碳纳米材料，具有低毒、生物兼容性、上转换光致发光、光致电子传输等特性而备受关注。碳量子点修饰氧化锌能拓宽氧化锌的可见光响应，但光催化反应是基于光吸收、电荷分离与传输、表面反应的基本过程，因此，如何进一步提高光吸收率、电荷分离与传输效率、表面反应速率对实现高效催化活性意义重大。

发明内容

本发明目的在于提供一种碳量子点/氧化锌可见光催化剂的制备方法，通过微波水热法制备复合光催化材料，能在可见光照射下有效去除NO污染物，且制备方法简单、快速，易于实现放大生产。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种碳量子点/氧化锌可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)碳量子点的制备：

将含有柠檬酸和尿素的水溶液在功率500～750W的作用下进行微波反应，得到碳量子点溶液；

(2)碳量子点/氧化锌的制备：

向含有锌盐和尿素的水溶液中加入碳量子点溶液，搅拌均匀后，在功率500～850W的作用下进行微波反应，得到碳量子点/氧化锌可见光催化剂。

本发明进一步的改进在于，步骤(1)中，柠檬酸浓度为0.1～5mol/L，尿素的浓度为1～10mol/L。

本发明进一步的改进在于，步骤(1)中，微波反应的温度为100～160℃，时间为2～30min。

本发明进一步的改进在于，步骤(2)中，锌盐为硝酸锌、醋酸锌、硫酸锌、氯化锌中的至少一种。

本发明进一步的改进在于，步骤(2)中，锌盐浓度为0.05～3mol/L，尿素的浓度为0.1～5mol/L。

本发明进一步的改进在于，步骤(2)中，微波反应的温度为100～200℃，时间为5～60min。

本发明进一步的改进在于，步骤(2)中，碳量子点溶液与含有锌盐和尿素的水溶液的体积比为1：(10～250)。