CN107744816A - 一种碳点修饰型复合材料光催化剂及制备方法和应用 - Google Patents
一种碳点修饰型复合材料光催化剂及制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107744816A CN107744816A CN201711039386.7A CN201711039386A CN107744816A CN 107744816 A CN107744816 A CN 107744816A CN 201711039386 A CN201711039386 A CN 201711039386A CN 107744816 A CN107744816 A CN 107744816A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cnfs
- carbon point
- cds
- composite material
- presomas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 52
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000012986 modification Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000004048 modification Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims abstract description 104
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 23
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K indium(iii) chloride Chemical compound Cl[In](Cl)Cl PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 24
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims description 23
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 20
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 17
- DKAGJZJALZXOOV-UHFFFAOYSA-N hydrate;hydrochloride Chemical compound O.Cl DKAGJZJALZXOOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 229960001699 ofloxacin Drugs 0.000 claims description 14
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 13
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 11
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 11
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 11
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 10
- 150000002171 ethylene diamines Chemical class 0.000 description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 10
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 3
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 3
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- MYSWGUAQZAJSOK-UHFFFAOYSA-N ciprofloxacin Chemical compound C12=CC(N3CCNCC3)=C(F)C=C2C(=O)C(C(=O)O)=CN1C1CC1 MYSWGUAQZAJSOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- -1 oxygen radical Chemical class 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 2
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 2
- GSDSWSVVBLHKDQ-UHFFFAOYSA-N 9-fluoro-3-methyl-10-(4-methylpiperazin-1-yl)-7-oxo-2,3-dihydro-7H-[1,4]oxazino[2,3,4-ij]quinoline-6-carboxylic acid Chemical compound FC1=CC(C(C(C(O)=O)=C2)=O)=C3N2C(C)COC3=C1N1CCN(C)CC1 GSDSWSVVBLHKDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 229910021617 Indium monochloride Inorganic materials 0.000 description 1
- GSDSWSVVBLHKDQ-JTQLQIEISA-N Levofloxacin Chemical compound C([C@@H](N1C2=C(C(C(C(O)=O)=C1)=O)C=C1F)C)OC2=C1N1CCN(C)CC1 GSDSWSVVBLHKDQ-JTQLQIEISA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 1
- LSQZJLSUYDQPKJ-NJBDSQKTSA-N amoxicillin Chemical compound C1([C@@H](N)C(=O)N[C@H]2[C@H]3SC([C@@H](N3C2=O)C(O)=O)(C)C)=CC=C(O)C=C1 LSQZJLSUYDQPKJ-NJBDSQKTSA-N 0.000 description 1
- 229960003022 amoxicillin Drugs 0.000 description 1
- 230000008485 antagonism Effects 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000008827 biological function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000011712 cell development Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229960003405 ciprofloxacin Drugs 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000000640 hydroxylating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- APHGZSBLRQFRCA-UHFFFAOYSA-M indium(1+);chloride Chemical compound [In]Cl APHGZSBLRQFRCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KYCHGXYBBUEKJK-UHFFFAOYSA-K indium(3+);trichloride;hydrate Chemical compound O.Cl[In](Cl)Cl KYCHGXYBBUEKJK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229960003376 levofloxacin Drugs 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- LSQZJLSUYDQPKJ-UHFFFAOYSA-N p-Hydroxyampicillin Natural products O=C1N2C(C(O)=O)C(C)(C)SC2C1NC(=O)C(N)C1=CC=C(O)C=C1 LSQZJLSUYDQPKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 1
- 150000002960 penicillins Chemical class 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 150000007660 quinolones Chemical class 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 229960005404 sulfamethoxazole Drugs 0.000 description 1
- JLKIGFTWXXRPMT-UHFFFAOYSA-N sulphamethoxazole Chemical compound O1C(C)=CC(NS(=O)(=O)C=2C=CC(N)=CC=2)=N1 JLKIGFTWXXRPMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229940040944 tetracyclines Drugs 0.000 description 1
- 229940126680 traditional chinese medicines Drugs 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
- C02F2103/343—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the pharmaceutical industry, e.g. containing antibiotics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种利用碳点(CDs)修饰In2S3/CNFs复合材料光催化剂及制备方法和应用，属于环境保护材料制备技术领域。称取柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入乙二胺与去离子水，磁力搅拌并微波加热，所得混合溶液即为碳点；然后将In2S3/CNFs前驱体加入上述混合溶液中，充分磁力搅拌并置入反应釜中，在160℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用碳点(CDs)修饰In2S3/CNFs复合材料光催化剂及制备方法和应用，属于环境保护材料制备技术领域。
背景技术
抗生素是一类具有抵抗微生物活性的天然、半合成或人工合成化合物，其作为药物及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products，PPCPs)中的一类，是具有抗菌活性及干扰其他细胞发育功能的能再低微浓度下有选择地抑制或影响生物机能的化合物。自青霉素的拮抗作用被发现，并成功从实验室转为规模化生产后，抗生素拯救了无数生命，并普遍应用于感染性治疗。随着医疗技术与生物科学的飞速进步，抗生素的种类的得到急剧扩增，大致分为喹诺酮类(如环丙沙星、氧氟沙星和左氧氟沙星等)；磺胺类(如甲氧苄啶、复方磺胺甲噁唑等)和青霉素类(如阿莫西林)等。抗生素的大量使用诱导和加速了抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes，ARGs)的产生及耐药菌株形成的风险，其90％以上不能被动物和人体完全吸收的部分经过羟基化、裂解等代谢反应，最终以原药形态直接排放于环境中，形成广泛且难以控制的面源污染.长期的低浓度抗生素的存在会对水体中的微生物群落产生影响，并通过食物链的传递作用影响高级生物，破坏生态系统平衡，因此抗生素在环境中残留且迁移具有潜在危害。四环素类和奎诺酮类抗生素作为目前世界上应用最为广泛的广谱抗生素，其在水体、土壤等环境介质中的大量残留对人体健康存在极大的威胁与隐患。因此，消除奎诺酮类抗生素在环境中的残留问题已成为目前科研工作者迫切需要解决的重大问题。
半导体光催化剂因其具有高效，绿色，环保的水污染控制与消除能力，近年来成为人们研究的热点。科研工作者不断在探索新兴高效的半导体光催化剂。常用的半导体光催化剂有TiO2、ZnO、CdS和In2S3等金属氧/硫化物。而通过非金属材料对半导体光催化剂进行改性修饰一直是复合光催化剂研究的热点。近年来，碳点(CDs)作为一种碳材料，以其独特的光电性能，热稳定性及化学稳定性，无毒无害和简便的制备方法受到众多光催化研究者的青睐。通过制备以碳点修饰的复合光催化剂来降解去除水体中的有机污染物也成为目前研究的热点。
发明内容
本发明以水热法和微波法为技术手段，制备出碳点修饰In2S3/CNFs(CDs@In2S3/CNFs)复合光催化剂。
本发明按以下步骤进行：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
向InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和L-半胱氨酸中加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到水热反应釜中，并放入烘箱中煅烧，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)碳点修饰In2S3/CNFs(CDs@In2S3/CNFs)复合光催化剂的制备：
称取柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入乙二胺与去离子水，磁力搅拌并微波加热，所得混合溶液即为碳点；然后将步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入上述混合溶液中，充分磁力搅拌并置入反应釜中，在160℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
其中，步骤(1)中所述的四水合氯化铟和L-半胱氨酸的摩尔比为1：4
其中，步骤(1)中所述的四水合氯化铟和碳纳米纤维的质量比为3：1。
其中，步骤(2)中所述的碳点和In2S3/CNFs前驱体的质量比为4：1。
上述技术方案中步骤(1)、(2)中去离子水用量为能使可溶性固体完全溶解。
按照以上步骤所制备的CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂，其中复合材料中CDs占CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂质量百分比为10-100％。
按照以上所述的制备方法得到的CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂，应用于在抗生素废水中降解左氧氟沙星。
本发明中所用的四水合氯化铟(InCl3·4H2O)，L-半胱氨酸(C3H7NO2S)，柠檬酸(C6H8O7)，乙二胺(C2H8N2)均为分析纯，购于国药化学试剂有限公司；碳纳米纤维购买于北京物源生物有限公司；
左氧氟沙星抗生素为标品，购于上海顺博生物工程有限公司。
本发明的有益效果：
本发明实现了以CDs@In2S3/CNFs纳米复合材料作为光催化剂降解抗生素废水的目的。半导体材料作为光催化剂，在可见光下激发，通过与污染物分子的界面相互作用效应实现特殊的催化或转化，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的氧自由基，羟基自由基等具有强氧化性的物质，从而达到降解环境中有害有机物质的目的，该方法不会造成资源浪费与二次污染的形成，且操作简便，是一种绿色环保高效污染处理技术。
附图说明
图1为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的UV-vis图。
图2为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的XRD图。
图3为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的TEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
本发明中所制备的光催化剂的光催化活性评价：在DW-01型光化学反应仪(购自扬州大学城科技有限公司)中进行，可见光灯照射，将100mL左氧氟沙星模拟废水加入反应器中并测定其初始值，然后加入所制得的光催化剂，磁力搅拌并开启曝气装置通入空气保持催化剂处于悬浮或飘浮状态，光照过程中间隔10min取样分析，离心分离后取上层清液，在λmax＝287nm处用分光光度计测量吸光度，并通过公式：Dr＝[1-Ai/A0]×100％计算出降解率。其中A0为达到吸附平衡时四环素溶液的吸光度，Ai为定时取样测定的四环素溶液的吸光度。
实施例1：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
称取0.15g InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和0.24g L-半胱氨酸放入玻璃烧杯中，加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入0.15g碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到100mL水热反应釜中，并放入烘箱中160℃煅烧12h，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的制备：
称取1.0g柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入0.335mL乙二胺与10mL去离子水，磁力搅拌并800W微波加热，所得溶液即为碳点；然后将0.5g步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入2g上述所制备混合溶液中，充分磁力搅拌并置入50mL反应釜中，在120℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
(3)取(2)中样品0.08g在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂对左氧氟沙星抗生素的降解率在60min内达到51.43％。
实施例2：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
称取0.30g InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和0.48g L-半胱氨酸放入玻璃烧杯中，加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入0.15g碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到100mL水热反应釜中，并放入烘箱中160℃煅烧12h，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的制备：
称取1.0g柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入0.335mL乙二胺与10mL去离子水，磁力搅拌并800W微波加热，所得溶液即为碳点；然后将0.5g步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入2g上述所制备混合溶液中，充分磁力搅拌并置入50mL反应釜中，在120℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
(3)取(2)中样品0.08g在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂对左氧氟沙星抗生素的降解率在60min内达到68.19％。
实施例3：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
称取0.45g InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和0.72g L-半胱氨酸放入玻璃烧杯中，加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入0.15g碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到100mL水热反应釜中，并放入烘箱中160℃煅烧12h，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的制备：
称取1.0g柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入0.335mL乙二胺与10mL去离子水，磁力搅拌并800W微波加热，所得溶液即为碳点；然后将0.5g步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入2g上述所制备混合溶液中，充分磁力搅拌并置入50mL反应釜中，在120℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
(3)取(2)中样品0.08g在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂对左氧氟沙星抗生素的降解率在60min内达到95.24％。
实施例4：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
称取0.60g InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和0.96g L-半胱氨酸放入玻璃烧杯中，加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入0.15g碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到100mL水热反应釜中，并放入烘箱中160℃煅烧12h，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的制备：
称取1.0g柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入0.335mL乙二胺与10mL去离子水，磁力搅拌并800W微波加热，所得溶液即为碳点；然后将0.5g步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入2g上述所制备混合溶液中，充分磁力搅拌并置入50mL反应釜中，在120℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
(3)取(2)中样品0.08g在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂对左氧氟沙星抗生素的降解率在60min内达到77.53％。
实施例5：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
称取0.45g InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和0.72g L-半胱氨酸放入玻璃烧杯中，加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入0.15g碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到100mL水热反应釜中，并放入烘箱中160℃煅烧6h，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的制备：
称取1.0g柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入0.335mL乙二胺与10mL去离子水，磁力搅拌并800W微波加热，所得溶液即为碳点；然后将0.5g步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入2g上述所制备混合溶液中，充分磁力搅拌并置入50mL反应釜中，在120℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
(3)取(2)中样品0.08g在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂对左氧氟沙星抗生素的降解率在60min内达到72.28％。
实施例6：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
称取0.45g InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和0.72g L-半胱氨酸放入玻璃烧杯中，加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入0.15g碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到100mL水热反应釜中，并放入烘箱中160℃煅烧18h，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的制备：
称取1.0g柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入0.335mL乙二胺与10mL去离子水，磁力搅拌并800W微波加热，所得溶液即为碳点；然后将0.5g步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入2g上述所制备混合溶液中，充分磁力搅拌并置入50mL反应釜中，在120℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
(3)取(2)中样品0.08g在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂对左氧氟沙星抗生素的降解率在60min内达到64.73％。
实施例7：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
称取0.45g InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和0.72g L-半胱氨酸放入玻璃烧杯中，加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入0.15g碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到100mL水热反应釜中，并放入烘箱中160℃煅烧12h，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的制备：
称取0.5g柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入0.168mL乙二胺与5mL去离子水，磁力搅拌并800W微波加热，所得溶液即为碳点；然后将0.5g步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入2g上述所制备混合溶液中，充分磁力搅拌并置入50mL反应釜中，在120℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
(3)取(2)中样品0.08g在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂对左氧氟沙星抗生素的降解率在60min内达到78.44％。
实施例8：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
称取0.45g InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和0.72g L-半胱氨酸放入玻璃烧杯中，加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入0.15g碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到100mL水热反应釜中，并放入烘箱中160℃煅烧12h，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的制备：
称取0.75g柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入0.252mL乙二胺与7.5mL去离子水，磁力搅拌并800W微波加热，所得溶液即为碳点；然后将0.5g步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入2g上述所制备混合溶液中，充分磁力搅拌并置入50mL反应釜中，在120℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
(3)取(2)中样品0.08g在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂对左氧氟沙星抗生素的降解率在60min内达到85.95％。
实施例9：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
称取0.45g InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和0.72g L-半胱氨酸放入玻璃烧杯中，加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入0.15g碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到100mL水热反应釜中，并放入烘箱中160℃煅烧12h，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的制备：
称取1.5g柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入0.503mL乙二胺与15mL去离子水，磁力搅拌并800W微波加热，所得溶液即为碳点；然后将0.5g步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入2g上述所制备混合溶液中，充分磁力搅拌并置入50mL反应釜中，在120℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
(3)取(2)中样品0.08g在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂对左氧氟沙星抗生素的降解率在60min内达到89.20％。
实施例10：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
称取0.45g InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和0.72g L-半胱氨酸放入玻璃烧杯中，加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入0.15g碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到100mL水热反应釜中，并放入烘箱中160℃煅烧12h，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的制备：
称取2.0g柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入0.670mL乙二胺与20mL去离子水，磁力搅拌并800W微波加热，所得溶液即为碳点；然后将0.5g步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入2g上述所制备混合溶液中，充分磁力搅拌并置入50mL反应釜中，在120℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
(3)取(2)中样品0.08g在光化学反应仪中进行光催化降解试验，测得该光催化剂对左氧氟沙星抗生素的降解率在60min内达到80.36％。
图1为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的UV-vis图，图中展示了CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂光响应能力相比未经CDs修饰的In2S3/CNFs前驱体有了大幅度增强。
图2为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的XRD图，图中很清晰地展现了In2S3的特征峰；内嵌图为CNFs的XRD图。
图3为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂的TEM图，从图中可以看出CDs@In2S3/CNFs的形貌为周围缠绕碳纳米纤维的花球，尺寸大小在400nm左右。
10个实施例中工艺参数区别在于制备CDs、In2S3所需前驱物量不同、合成所需条件不同以及碳纳米纤维量的不同，这些区别都会对半导体的晶型结构，复合光催化剂的界面效应以及光电性质产生影响，从而导致降解率的不同。
Claims (7)
1.一种碳点修饰型复合材料光催化剂，所述光催化剂为碳点修饰In2S3/CNFs(CDs@In2S3/CNFs)复合材料光催化剂，其特征在于，按照以下步骤制备：
(1)In2S3/CNFs前驱体的制备：
向InCl3·4H2O(四水合氯化铟)和L-半胱氨酸中加入去离子水使其完全溶解，磁力搅拌，再加入碳纳米纤维，搅拌并超声使其混合均匀，之后将混合物转移到水热反应釜中，并放入烘箱中煅烧，经过滤洗涤收集得到的固体即为In2S3/CNFs前驱体；
(2)碳点修饰In2S3/CNFs(CDs@In2S3/CNFs)复合光催化剂的制备：
称取柠檬酸置于玻璃烧杯中，加入乙二胺与去离子水，磁力搅拌并微波加热，所得混合溶液即为碳点；然后将步骤(1)制备的In2S3/CNFs前驱体加入上述混合溶液中，充分磁力搅拌并置入反应釜中，在160℃条件下加热，待其自然冷却至室温取出并研磨，所得固体粉末即为CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂。
2.如权利要求1所述的一种碳点修饰型复合材料光催化剂，其特征在于：步骤(1)中，所述的四水合氯化铟和L-半胱氨酸的摩尔比为1：4。
3.如权利要求1所述的一种碳点修饰型复合材料光催化剂，其特征在于：步骤(1)中，所述的四水合氯化铟和碳纳米纤维的质量比为3：1。
4.如权利要求1所述的一种碳点修饰型复合材料光催化剂，其特征在于：步骤(2)中，所述的碳点和In2S3/CNFs前驱体的质量比为4：1。
5.如权利要求1所述的一种碳点修饰型复合材料光催化剂，其特征在于，步骤(1)、(2)中，去离子水用量为能使可溶性固体完全溶解。
6.如权利要求1所述的一种碳点修饰型复合材料光催化剂，其特征在于：所述复合材料光催化剂中，CDs占CDs@In2S3/CNFs复合光催化剂质量百分比为10-100％。
7.如权利要求1-6任一所述的一种碳点修饰型复合材料光催化剂的用途，用于在抗生素废水中降解左氧氟沙星。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711039386.7A CN107744816A (zh) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | 一种碳点修饰型复合材料光催化剂及制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711039386.7A CN107744816A (zh) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | 一种碳点修饰型复合材料光催化剂及制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107744816A true CN107744816A (zh) | 2018-03-02 |
Family
ID=61253388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711039386.7A Withdrawn CN107744816A (zh) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | 一种碳点修饰型复合材料光催化剂及制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107744816A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109545575A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-29 | 江苏大学 | 一种还原氧化石墨烯/氮掺杂碳点超级电容器负极材料的制备方法 |
| CN110240146A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-17 | 辽宁大学 | 一种基于碳点修饰构建pH敏感型碳纳米管复合材料的方法及其应用 |
| CN110606526A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-24 | 同济大学 | 具有高效可见光响应的三维TiO2光电极及其构筑和应用 |
| CN113289638A (zh) * | 2020-02-24 | 2021-08-24 | 天津大学 | 一种碳掺杂的硫化铟多孔微球材料及其制备方法和应用 |
| CN114534760A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-27 | 江苏大学 | 一种N-CDs/FeNbO4复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115367785A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-22 | 安徽工程大学 | 高效光催化剂微/纳刺球状硫化铟及其制备方法和应用、硫化铟复合膜及其制备方法和应用 |
-
2017
- 2017-10-30 CN CN201711039386.7A patent/CN107744816A/zh not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JINZE LI, ET AL.: "Fast electron transfer and enhanced visible light photocatalytic activity using multi-dimensional components of carbon quantum dots@3D daisy-like In2S3/single-wall carbon nanotubes", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
| PENG GAO, ET AL.: "A hierarchical nanostructured carbon nanofiber–In2S3 photocatalyst with high photodegradation and disinfection abilities under visible light", 《CHEM. ASIAN J.》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109545575A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-29 | 江苏大学 | 一种还原氧化石墨烯/氮掺杂碳点超级电容器负极材料的制备方法 |
| CN110240146A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-17 | 辽宁大学 | 一种基于碳点修饰构建pH敏感型碳纳米管复合材料的方法及其应用 |
| CN110240146B (zh) * | 2019-06-28 | 2022-06-14 | 辽宁大学 | 一种基于碳点修饰构建pH敏感型碳纳米管复合材料的方法及其应用 |
| CN110606526A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-24 | 同济大学 | 具有高效可见光响应的三维TiO2光电极及其构筑和应用 |
| CN113289638A (zh) * | 2020-02-24 | 2021-08-24 | 天津大学 | 一种碳掺杂的硫化铟多孔微球材料及其制备方法和应用 |
| CN113289638B (zh) * | 2020-02-24 | 2022-10-11 | 天津大学 | 一种碳掺杂的硫化铟多孔微球材料及其制备方法和应用 |
| CN114534760A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-27 | 江苏大学 | 一种N-CDs/FeNbO4复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115367785A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-22 | 安徽工程大学 | 高效光催化剂微/纳刺球状硫化铟及其制备方法和应用、硫化铟复合膜及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107744816A (zh) | 一种碳点修饰型复合材料光催化剂及制备方法和应用 | |
| CN105170170B (zh) | 一种g‑C3N4‑ZnO/HNTs复合光催化剂及其制备方法与用途 | |
| Eskandari et al. | Adsorption and photodegradation efficiency of TiO2/Fe2O3/PAC and TiO2/Fe2O3/zeolite nanophotocatalysts for the removal of cyanide | |
| CN106975507A (zh) | 一种Ag/g‑C3N4复合光催化剂及其制备方法 | |
| Ahmad et al. | Adsorption and photodegradation of methylene blue by using PAni/TiO2 nanocomposite | |
| CN103212393B (zh) | 纳米TiO2/蒙脱土复合光催化水处理材料及其制备方法 | |
| CN107715861B (zh) | 竹茎生物碳量子点修饰Bi4Ti3O12复合光催化剂的制备及其应用 | |
| CN106881139B (zh) | 一种CdS/Ag/g-C3N4异质结复合光催化剂及制备方法 | |
| Saputera et al. | Photocatalytic technology for palm oil mill effluent (POME) wastewater treatment: Current progress and future perspective | |
| CN107890877A (zh) | 一种Bi3O4Cl/CdS复合材料及制备方法和用途 | |
| Akbari-Adergani et al. | Removal of dibutyl phthalate from aqueous environments using a nanophotocatalytic Fe, Ag-ZnO/VIS-LED system: modeling and optimization | |
| CN101543780B (zh) | Ag-TiO2-MMT复合光催化剂的制备方法 | |
| CN107362793A (zh) | 一种CeVO4‑La2O3@HNTs复合光催化剂的制备方法与用途 | |
| CN107694590A (zh) | 一种g‑C3N4‑TiO2/HNTs复合光催化剂的制备及其应用 | |
| Andronic et al. | Simultaneous adsorption and photocatalysis processes based on ternary TiO2–CuxS–fly ash hetero-structures | |
| CN107497450B (zh) | 一种复合钽酸铋光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Rahman et al. | Synthesis and characterization of carbon and carbon-nitrogen doped black TiO2 nanomaterials and their application in sonophotocatalytic remediation of treated agro-industrial wastewater | |
| CN102553619A (zh) | 可见光催化剂Bi3O4Br及其制备方法 | |
| CN107442153A (zh) | 一种基于废纸生物质碳修饰的g‑C3N4复合光催化剂的制备方法及用途 | |
| CN108176407A (zh) | 一种Ce-In复合材料光催化剂及制备方法和用途 | |
| CN108543542A (zh) | 一种三维多孔复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| Ravishankar et al. | Ionic liquid-assisted hydrothermal synthesis of TiO2 nanoparticles and its applications towards the photocatalytic activity and electrochemical sensor | |
| Chang et al. | Microwave-assisted synthesis of chalcopyrite/silver phosphate composites with enhanced degradation of Rhodamine B under photo-Fenton process | |
| Ran et al. | Photocatalytic degradation of atenolol by TiO2 irradiated with an ultraviolet light emitting diode: performance, kinetics, and mechanism insights | |
| Bakhtiar et al. | Development of a TiO2/sepiolite photocatalyst for the degradation of a persistent organic pollutant in aqueous solution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180302 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |