[发明专利]一种三元复合光催化剂、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种三元复合光催化剂、其制备方法及应用，所述三元复合光催化剂包括碳量子点、石墨化氮化碳和氮化硼，所述碳量子点和所述氮化硼掺杂于所述石墨化氮化碳中。碳量子点可对石墨化氮化碳的光生电子进行迁移，氮化硼具有负电势可对石墨化氮化碳的光生空穴进行迁移。同时对石墨化氮化碳的光生电子和光生空穴进行迁移，可大大抑制光生电子‑空穴对的复合，增加催化体系中电子、空穴及其诱导产生的各种活性自由基的稳态浓度，提高光催化剂的光催化氧化效率。经测试，所述三元复合光催化剂对于恩诺沙星的去除速率和矿化率均远优于石墨化氮化碳、碳量子点/石墨化氮化碳二元复合光催化剂和氮化硼/石墨化氮化碳二元复合光催化剂。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，尤其涉及一种三元复合光催化剂、其制备方法及应用。

背景技术

近年来，药物及个人护理品(PPCPs)在各种水体中被频繁检出，水环境中存在的PPCPs污染物引起了人们的广泛重视。由于PPCPs不断进入环境，形成假持续性现象，各种水环境中PPCPs的浓度范围已达到ng-ugL^-1之间。对于水环境的生物，持续暴露于PPCPs下，容易导致毒性的慢性积累，进而导致生态系统的失衡。因此，降解PPCPs成为当下环境领域的一个热点。

利用半导体光催化剂的光催化高级氧化技术在降解PPCPs日益受到重视，越来越多的新型催化剂被相继开发。半导体光催化剂在水体处理应用中的原理，是由于光对光催化剂的激发使得电子跃迁，从而产生光生载流子的电子和空穴，进而产生一些活性物质攻击PPCPs从而达到降解PPCPs的效果。但由于电子和空穴容易复合，使得光催化剂的光催化活性没有完全开发出来。因此，提高光催化剂的电子和空穴的分离效率，对有效提升光催化剂的光催化活性显得尤为重要。

石墨化氮化碳(g-C₃N₄)作为一种新型的非金属半导体材料，由于其稳定性高、毒性低且具可见光响应，已被广泛用于光催化降解有机污染物领域。为了提升石墨化氮化碳的电子和空穴的分离效率，现有对其进行掺杂的研究。如专利CN201710497252.3公开了一种含氮碳量子点/石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，将含氮碳量子点均匀分散在石墨相氮化碳的表面，提升石墨相氮化碳的催化效率。但这类二元复合光催化剂的催化效率仍然较低，有待进一步提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三元复合光催化剂、其制备方法及应用，来解决现有光催化剂催化效率低的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种三元复合光催化剂，包括碳量子点、石墨化氮化碳和氮化硼，所述碳量子点和所述氮化硼掺杂于所述石墨化氮化碳中。

一种三元复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将三聚氰胺、氮化硼和碳量子点溶液后进行煅烧，获得三元复合光催化剂。

可选的，所述三聚氰胺、所述氮化硼和所述碳量子点的质量比为1.5～3g：1.5～3g：0.2～4mg。

可选的，所述将三聚氰胺、氮化硼和碳量子点混合的步骤，具体包括：

将碳量子点分散于水中获得碳量子点水溶液；

将三聚氰胺、氮化硼和所述碳量子点水溶液分散于挥发性溶剂中，加热使所述挥发性溶剂蒸干，完成混合。

可选的，所述三聚氰胺、所述氮化硼、所述碳量子点水溶液和所述挥发性溶剂的比例为1.5～3g：1.5～3g：0.01～0.2mL：20～30mL；所述碳量子点水溶液的浓度为20mg/L；

所述挥发性溶剂为无水乙醇；所述挥发性溶剂的蒸干条件为70℃下进行搅拌。

可选的，所述煅烧的条件为：煅烧温度500～580℃，煅烧时间2～4h，升温速率3～5℃/min。