CN112844484A - 一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料及其制备方法和应用,该材料以多孔MIL‑100(Fe)为载体,其表面和孔隙内负载有氮化硼量子点。其制备方法包括将多孔金属有机框架与氮化硼量子点溶液混合,搅拌,蒸发溶剂。本发明材料具有环境友好、稳定性好、分散性好、催化活性高等优点,是一种结构新颖、可见光光催化性能优异的新型异构光催化材料,能更加充分高效的利用太阳能,且能够实现对有机污染物的有效去除,不会对环境造成二次污染,对于环境污染治理具有重要意义。同时本发明制备方法具有工艺简单、原材料易得、成本低廉等优点,对环境友好、不产生有毒有害副产物,适合于大规模制备,符合实际生产的需求。

Description

一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料及其 制备方法和应用
技术领域
本发明属于光催化复合材料技术领域,涉及一种多孔金属有机框架复合光催化及其制备方法和应用,具体涉及一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着经济和工业化的快速发展,水污染已成为人类面临的最严重威胁之一。排放进入到水体中的大量合成有机污染物(如药品和个人护理产品(PPCPs)、杀虫剂和染料),被认为是持久性有机污染物,因为它们对阳光照射的稳定性和高度的生物降解性。许多持久性有机污染物对人类健康和环境有害,其中,抗生物尤为引起人们的重视。如,盐酸四环素是一种广谱类抗生素,若畜禽摄入的盐酸土霉素未经完全代谢和吸收而直接排出,会导致畜禽废水中的盐酸四环素检出率增高。目前,常规的物理吸附、化学氧化和生物过滤等技术方法均无法满足高效、经济且环保的处理含盐酸四环素废水的要求。因此,寻求一种绿色、经济、高效的处理剂来去除水中抗生素污染物迫在眉睫。
光催化技术是近年来快速发展的一种高级氧化技术,它是将太阳能转化为化学能的一种极为重要的方式,其具有效率高、能耗低、环境友好等优点,在环境净化中得到了普遍而广泛的应用。在光催化中,主要是由于半导体材料收到太阳光的激发,能够产生电子-空穴对,而后产生的电子-空穴对与水等进行自由基的传递从而产生超氧自由基和羟基自由基,进而自由基与污染物之间发生一系列氧化还原反应后得以将其降解。然而,目前的光催化材料存在材料不稳定以及光吸收的区域主要集中在紫外区等不足,严重阻碍了光催化材料的实际应用。金属有机框架是由金属离子和有机连接剂之间的多孔三维结构组成,在化工领域的潜力越来越受到关注。由于广泛存在的铁氧簇,铁基金属有机框架是一种很有前途的可见光响应光催化材料,因此,铁基金属有机框架降解环境污染物方面的光催化活性得到了迅速发展。但是,在实际的应用过程中,单体铁基金属有机框架光催化活性会受到光生电子与空穴快速复合以及太阳能转换效率的影响。为此,现有技术中,已用其他共催化剂来修饰金属有机框架,以解决上述缺点。与原始金属有机框架相比,将金属有机框架与其他半导体金属氧化物、硫化物以及金属等其他光催化剂整合在一起的杂化结构显示出巨大的优势,这归功于它们之间存在协同效应。金属有机框架的光催化活性在改性后得到了提高,但该体系仍受到许多限制,如成本高、合成过程复杂或光化学操作间不稳定等,同时,这些修饰的催化剂只与金属有机框架的表面的活性位点接触,但金属有机框架内部产生的大部分光生载流子却没有得到有效分离。使用量子点来修饰金属有机框架也是一种不错的策略。然而,现有量子点与金属有机框架复配而得的复合材料中,主要是利用金属有机框架包覆量子点,其仍然存在量子点易团聚、分散性差的缺陷,最终的结果是复合材料的光催化活性和稳定性较差。另外,在本申请发明人的实际研究过程中还发现,不同铁基金属有机骨架与量子点的适应性也是不相同,如MIL-53(Fe)的孔径为4.6-5nm,而MIL-101(Fe)的孔径为25nm左右,它们均不能用于负载粒径为1-3nm的量子点,因为较大的内部孔隙也容易造成量子点聚集,从而难以获得较好的光催化活性和稳定性。此外,不同制备方法对金属有机骨架孔隙结构的影响也是不相同的,这也直接制约了金属有机骨架在作为量子点载体中的应用。同时,据我们所知,关于构建氮化硼量子修饰金属有机框架来提高光催化性能的研究尚未见报道,且目前的量子点/金属有机框架的研究大多还处于染料处理阶段,未涉及抗生素处理方面的研究。
因此,获得一种环境友好、稳定性好、分散性好、催化活性高的氮化硼量子点/多孔有机金属框架复合光催化材料以及与之匹配的工艺简单、操作方便、反应条件温和、无需复杂设备、成本低廉的制备方法,对于提高金属有机框架材料的应用范围具有十分重要的意义。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种环境友好、稳定性好、分散性好、催化活性高的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,以多孔金属有机框架为载体,所述多孔金属有机框架的表面和孔隙内负载有氮化硼量子点;所述多孔金属有机框架为MIL-100(Fe)。
上述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,进一步改进的,所述氮化硼量子点与多孔金属有机框架的质量比为0.05~0.3∶300。
上述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,进一步改进的,所述氮化硼量子点与多孔金属有机框架的质量比为0.075~0.15∶300。
上述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,进一步改进的,所述多孔金属有机框架的孔径为2.2nm~2.7nm;所述多孔金属有机框架的比表面积为600m2/g~1000m2/g;所述氮化硼量子点的粒径为2nm~3nm。
作为一个总的技术构思,本发明还提供了一种上述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的制备方法,包括以下步骤:将多孔金属有机框架分散于易挥发有机溶剂中,加入氮化硼量子点溶液,搅拌,直至易挥发有机溶剂完全挥发,得到氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料。
上述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的制备方法,进一步改进的,所述多孔金属有机框架与氮化硼量子点溶液的比例为0.3g∶0.1mL~5mL;所述氮化硼量子点溶液的浓度为0.1mg/mL;所述易挥发有机溶剂为乙醇;所述搅拌的转速为400r/min~500r/min;所述搅拌的时间为20h~24h。
上述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的制备方法,进一步改进的,所述氮化硼量子点溶液的制备方法包括以下步骤:
S1、将三聚氰胺、硼酸与水混合,搅拌,得到氮化硼量子点前驱体悬浮液;所述三聚氰胺、硼酸、水的比例为0.020g~0.045g∶0.05g~0.20g∶5mL~25mL;所述搅拌的时间为10min~30min;
S2、将步骤S1中得到的氮化硼量子点前驱体悬浮液进行水热反应,过滤,得到氮化硼量子点溶液;所述水热反应的温度为180℃~200℃;所述水热反应的时间为12h~16h;所述过滤的方式是采用孔径为0.22μm~0.45μm的有机相滤膜进行真空抽滤。
上述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的制备方法,进一步改进的,所述多孔金属有机框架的制备方法包括以下步骤:
(1)将FeCl3、曲美酸与水混合,超声,搅拌,得到多孔金属有机框架前驱体悬浮液;所述FeCl3、曲美酸与水的比例为1g~2g∶1g~3g∶20mL~60mL;所述超声的时间为10min~30min;所述搅拌的时间为30min~60min;
(2)将步骤(1)中得到的多孔金属有机框架前驱体悬浮液进行水热反应,离心,洗涤,干燥,得到多孔金属有机框架;所述水热反应的温度为160℃~180℃;所述水热反应的时间为12h~16h;所述的离心的转速为5000r/min~8000r/min;所述离心的时间为5min~8min;所述洗涤为依次采用乙醇和水各洗涤3h~5h,所述水的温度为60~80℃,所述乙醇的温度为60~80℃;所述干燥的温度为60℃~80℃。
作为一个总的技术构思,本发明还提供了一种上述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料或上述的制备方法制得的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料在处理有机污染物中的应用。
上述的应用,进一步改进的,利用氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料降解水体中的有机污染物,包括以下步骤:将氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料与有机污染物水体混合,搅拌,在可见光照射下进行光催化降解反应,完成对水体中有机污染物的降解;所述氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的添加量为每升有机污染物水体中添加氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料0.2g~2g。
上述的应用,进一步改进的,所述有机污染物水体中有机污染物为抗生素和/或染料;所述抗生素为盐酸四环素;所述染料为罗丹明B;所述有机污染物水体中有机污染物的初始浓度为5mg/L~20mg/L;所述搅拌的时间为15min~60min;所述光催化降解反应的时间为30min~90min。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
(1)针对氮化硼量子点容易结块以及现有量子点修饰的金属有机框架复合材料中存在的光化学性质不稳定,且制备过程复杂、原材料不易得、成本高等缺陷,本发明创造性的提出了一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,以MIL-100(Fe)为载体,MIL-100(Fe)的表面和孔隙内负载有氮化硼量子点。本发明中,以MIL-100(Fe)作为氮化硼量子点的载体,其中该载体材料比表面积大且具有丰富的锚点,有利于氮化硼量子点的分散和负载,同时MIL-100(Fe)的孔隙孔径与氮化硼量子点的粒径匹配,因而能够更加稳定的将氮化硼量子点固定在MIL-100(Fe)的表面和孔隙内,且无论是表面还是孔隙内部的氮化硼量子点均具有较好的分散性,不易聚集,从而有利于提升复合光催化材料中氮化硼量子点的分散性和稳定性,并最终提升复合光催化材料的光催化活性和稳定性。此外,氮化硼量子点具有较多的边缘活性官能团和活性中心以及更好的分散性,将其负载在具有多孔结构的金属有机框架(二维材料)表面,能够大幅提升多孔金属有机框架上光生载流子的分离与转移速率,进而显著提升复合光催化材料的光催化性能。本发明中,氮化硼量子点的引入提高了多孔金属有机框架的性能,且多孔金属有机框架的引入为氮化硼量子点的分散起到了很好的作用,使得氮化硼量子点可以起到更好的光催化作用,因而氮化硼量子点与多孔金属有机框架之间强强联合、相互促进,起到了1+1>2的一个效果。本发明氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料具有环境友好、稳定性好、分散性好、催化活性高等优点,是一种结构新颖(由零维材料和二维材料)、可见光光催化性能优异的新型异构光催化材料,能更加充分高效的利用太阳能,同时,能够在可见光条件下光催化降解水体中的有机污染物(如抗生素),可实现对有机污染物的有效去除,且不会对环境造成二次污染,这对于环境治理和绿色能源利用具有重要意义。
(2)本发明氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料中,通过优化氮化硼量子点与多孔金属有机框架的质量比为0.075~0.15∶300,使得氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料表现出更好的光催化活性和稳定性。
(3)本发明还提供了一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的制备方法,以多孔金属有机框架和氮化硼量子点溶液为原料,通过搅拌使氮化硼量子点与多孔金属有机框架复合,即可制备得到结构新颖、可见光光催化性能优异的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料。本发明制备方法具有工艺简单、原材料易得、成本低廉等优点,同时该制备方法对环境友好、不产生有毒有害副产物,适合于大规模制备,符合实际生产的需求。
(4)本发明氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的制备方法中,所用氮化硼量子点溶液是以三聚氰胺、硼酸为原料,利用水热反应法制备得到。相比于现有氮化硼(沙状氮化硼或层状六方氮化硼),本发明制得的氮化硼量子点具有较多的边缘活性官能团和活性中心以及更好的分散性,更有利于均匀负载在多孔金属有机框架上,从而更有利于提高光催化材料的催化活性。本发明制备氮化硼量子点溶液的方法具有制备工艺简单、易操作、成本低廉、不使用有毒有害原料、反应条件温和、对环境危害小等优点。
(5)本发明还提供了一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料在处理有机污染物中的应用,如利用氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料降解水体中的有机污染物,通过将氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料与有机污染物水体混合进行光催化降解反应,即可实现对水体中有机污染物的有效去除,具有操作简单、成本低廉、去除效果好等优点,有着很好的应用前景。以盐酸四环素为例,采用本发明氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料降解60min,对盐酸四环素的降解效率可达84.2%,且5次循环处理后对盐酸四环素的降解效率仍高达79%,实现了对盐酸四环素的高效去除,能够满足实际应用需求。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明实施例1制得的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料(BNQDs/MIL-100(Fe))、多孔金属有机框架(MIL-100(Fe))和氮化硼量子点(BNQDs)的TEM图,其中(a)为MIL-100(Fe),(b)为BNQDs,(c)、(d)为BNQDs/MIL-100(Fe)。
图2为本发明实施例1制得的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料(BNQDs/MIL-100(Fe))和多孔金属有机框架(MIL-100(Fe))的XRD图。
图3为本发明实施例2中不同质量比的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料(A1、A2、A3、A4)、多孔金属有机框架(MIL-100(Fe))在波长λ>420nm的可见光条件下对盐酸四环素的光催化降解效果图。
图4为本发明实施例3中氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料(A2)在波长λ>420nm的可见光条件下对盐酸四环素的光催化循环降解效果图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的原料和仪器均为市售。本发明实施例中,若无特别说明,所采用工艺为常规工艺,所采用设备为常规设备,且所得数据均是三次以上重复实验的平均值。
实施例1
一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,以多孔金属有机框架为载体,多孔金属有机框架表面以及孔隙内部负载有氮化硼量子点,其中多孔金属有机框架为MIL-100(Fe)。
本实施例中,氮化硼量子点与多孔金属有机框架的质量比为0.1∶300。
本实施例中,多孔金属有机框架的孔径为2.2nm~2.7nm,比表面积为872m2/g。氮化硼量子点的粒径为2nm~3nm。
一种上述本实施例中的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、制备多孔金属有机框架:将1.6263g的FeCl3和1.386g的曲美酸均匀地溶解在50mL的去离子水中,并超声处理30min,而后搅拌60min;将所得的将该悬浮液转移至反应釜中,并在160℃下水热反应热12h,待自然冷却后,通过离心收集所得产物,其中离心的转速为6000r/min,离心的时间为6min,所得离心产物依次用热乙醇(60℃)和热去离子水(80℃)各洗涤3h,将收集的产品在60℃的真空干燥箱中干燥12h,得到多孔金属有机框架,标记为MIL-100(Fe)。
S2、制备氮化硼量子点溶液:取0.034g三聚氰胺、0.1g硼酸加入到10mL超纯水中混合,搅拌20min,得到悬浮液;将该悬浮液转移至反应釜中,在200℃下水热反应15h,待自然冷却后,采用孔径为0.22μm的有机相滤膜对水热反应后的产物溶液进行真空抽滤,得到氮化硼量子点溶液,标记为BNQDs。
S3、制备氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料:取0.3g步骤S1中制得的多孔金属有机框架(MIL-100(Fe)),超声均匀分散于乙醇中,加入1mL步骤S2中制得的氮化硼量子点溶液(0.1mg/mL),在400r/min转速下搅拌24h,通过搅拌使氮化硼量子点与多孔金属有机框架发生化学键键合,待乙醇完全挥发,得到氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,标记为BNQDs/MIL-100(Fe),编号为A2。
本实施例中,在相同的制备条件(除氮化硼量子点溶液用量不同外,其他条件与实施例1相同)下,还考察了不同氮化硼量子点溶液用量对氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的影响,其中氮化硼量子点溶液的用量为0.5mL、2mL和3mL时制得的不同质量比的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料依次编号为A1、A3、A4,对应的氮化硼量子点与多孔金属有机框架的质量比依次为0.05∶300、0.2∶300、0.3∶300,且其他参数与A2相同。
图1为本发明实施例1制得的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料(BNQDs/MIL-100(Fe))、多孔金属有机框架(MIL-100(Fe))和氮化硼量子点(BNQDs)的TEM图,其中(a)为MIL-100(Fe),(b)为BNQDs,(c)、(d)为BNQDs/MIL-100(Fe)。由图1(a)可知,原MIL-100(Fe)呈现出均匀的颗粒八面体形态,表面光滑。由图1(b)可知,未聚集的BNQDs呈现出球形的形态,轮廓直径为2nm~3nm,但也可以明显地观察到BNQDs分散性不佳,有些量子点已聚集在一起。由图1(c)、1(d)可知,BNQDs/MIL-100(Fe)中MIL-100(Fe)具有多孔结构和较大的比表面积,为BNQDs提供了分散场所,且BNQDs良好的分散在MIL-100(Fe)表面和孔隙内,其中图1(c)的左上角显示是BNQDs在MNB复合物中拥有明显的0.21nm晶格条纹。
图2为本发明实施例1制得的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料(BNQDs/MIL-100(Fe))和多孔金属有机框架(MIL-100(Fe))的XRD图。由图2可知,在11.1、14.3、18.3、20.1、24.2和27.7°处出现的两个明显的衍射峰MIL-100(Fe)的特征峰。在BNQDs/MIL-100(Fe)的复合材料中,所有的衍射峰都与MIL-100(Fe)的衍射峰一致。此外,加载BNQDs后,没有检测到氮化硼峰,这可能是由于BNQDs的含量较低所致。
实施例2
一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料在处理有机污染物中的应用,具体为利用氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料降解水体中的抗生素(盐酸四环素),包括以下步骤:
取20mg实施例1中制得的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,加入到50mL、初始浓度为20mg/L的盐酸四环素溶液中,混合均匀,在暗室(即黑暗条件下)中搅拌30min,使氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料达到吸附平衡,在波长λ>420nm的可见光条件下将所得混合液进行光催化降解反应60min,完成对水体中盐酸四环素的降解。
以对实施例1中制得的多孔金属有机框架(MIL-100(Fe))为对照组,在相同条件下对盐酸四环素溶液进行降解处理。
光催化降解反应过程中,每10min取3mL盐酸四环溶液,并利用紫外-可见分光光度计测出溶液中盐酸四环素的特征峰值,计算降解效率,所得结果如图3所示。
图3为本发明实施例2中不同质量比的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料(A1、A2、A3、A4)、多孔金属有机框架(MIL-100(Fe))在波长λ>420nm的可见光条件下对盐酸四环素的光催化降解效果图。由图3可知,相比多孔金属有机框架(MIL-100(Fe)),本发明中制得的不同质量比的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料(A1、A2、A3、A4)用于降解水体中的盐酸四环素时,在波长λ>420nm的可见光条件下光照60min后能够实现对盐酸四环素的有效降解,其中氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料(A2)对盐酸四环素的降解效率达到84.2%,而MIL-100(Fe)的降解效率为35.1%,这说明本发明制得的不同质量比的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料(A1、A2、A3、A4)表现出更强的光催化降解性能。
实施例3
考察本发明氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的可回收利用性,包括以下步骤:
(1)实施例2中的光催化降解反应完成后,收集氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,用超纯水和乙醇分别清洗3次后烘干,得到再生的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料。
(2)取20mg步骤(1)中得到的再生氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,加入到50mL、初始浓度为20mg/L的盐酸四环素溶液中,在暗室中搅拌30min,使氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料达到吸附平衡,在波长λ>420nm的可见光条件下进行光催化降解反应60min。
(3)重复步骤(1)~(2)中的操作,共循环处理4次。
光催化降解反应过程中,每10min取3mL盐酸四环素溶液,并利用紫外-可见分光光度计测出溶液中盐酸四环素的特征峰值,计算降解效率,如图4所示。
图4为本发明实施例3中氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料(A2)在波长λ>420nm的可见光条件下对盐酸四环素的光催化循环降解效果图。从图4中可知,循环利用5次后降解效率仍到达79%,这说明氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料仍然展现出高效的光催化活性和稳定性。可见,本发明的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料具有光催化性能稳定、对抗生素污染物降解效率高的优点,是一种稳定性好、可回收利用性好、催化效率高的新型非金属复合光催化材料,具有较好的实际应用前景。
综上可知,本发明氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,具有环境友好、稳定性好、分散性好、催化活性高等优点,是一种结构新颖、可见光光催化性能优异的异构光催化材料,能更加充分高效的利用太阳能,可实现高效、快速地降解环境中的污染物特别是抗生素污染物,这对于环境治理和绿色能源利用具有重要意义。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,其特征在于,以多孔金属有机框架为载体,所述多孔金属有机框架的表面和孔隙内负载有氮化硼量子点;所述多孔金属有机框架为MIL-100(Fe)。
2.根据权利要求1所述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,其特征在于,所述氮化硼量子点与多孔金属有机框架的质量比为0.05~0.3∶300。
3.根据权利要求2所述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,其特征在于,所述氮化硼量子点与多孔金属有机框架的质量比为0.075~0.15∶300。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料,其特征在于,所述多孔金属有机框架的孔径为2.2nm~2.7nm;所述多孔金属有机框架的比表面积为600m2/g~1000m2/g;所述氮化硼量子点的粒径为2nm~3nm。
5.一种如权利要求1~4中任一项所述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将多孔金属有机框架分散于易挥发有机溶剂中,加入氮化硼量子点溶液,搅拌,直至易挥发有机溶剂完全挥发,得到氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料。
6.根据权利要求5所述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的制备方法,其特征在于,所述多孔金属有机框架与氮化硼量子点溶液的比例为0.3g∶0.1mL~5mL;所述氮化硼量子点溶液的浓度为0.1mg/mL;所述易挥发有机溶剂为乙醇;所述搅拌的转速为400r/min~500r/min;所述搅拌的时间为20h~24h。
7.根据权利要求5或6所述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的制备方法,其特征在于,所述氮化硼量子点溶液的制备方法包括以下步骤:
S1、将三聚氰胺、硼酸与水混合,搅拌,得到氮化硼量子点前驱体悬浮液;所述三聚氰胺、硼酸、水的比例为0.020g~0.045g∶0.05g~0.20g∶5mL~25mL;所述搅拌的时间为10min~30min;
S2、将步骤S1中得到的氮化硼量子点前驱体悬浮液进行水热反应,过滤,得到氮化硼量子点溶液;所述水热反应的温度为180℃~200℃;所述水热反应的时间为12h~16h;所述过滤的方式是采用孔径为0.22μm~0.45μm的有机相滤膜进行真空抽滤;
所述多孔金属有机框架的制备方法包括以下步骤:
(1)将FeCl3、曲美酸与水混合,超声,搅拌,得到多孔金属有机框架前驱体悬浮液;所述FeCl3、曲美酸与水的比例为1g~2g∶1g~3g∶20mL~60mL;所述超声的时间为10min~30min;所述搅拌的时间为30min~60min;
(2)将步骤(1)中得到的多孔金属有机框架前驱体悬浮液进行水热反应,离心,洗涤,干燥,得到多孔金属有机框架;所述水热反应的温度为160℃~180℃;所述水热反应的时间为12h~16h;所述的离心的转速为5000r/min~8000r/min;所述离心的时间为5min~8min;所述洗涤为依次采用乙醇和水各洗涤3h~5h,所述水的温度为60~80℃,所述乙醇的温度为60~80℃;所述干燥的温度为60℃~80℃。
8.一种如权利要求1~4中任一项所述的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料或权利要求5~7中任一项所述的制备方法制得的氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料在处理有机污染物中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,利用氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料降解水体中的有机污染物,包括以下步骤:将氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料与有机污染物水体混合,搅拌,在可见光照射下进行光催化降解反应,完成对水体中有机污染物的降解;所述氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料的添加量为每升有机污染物水体中添加氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料0.2g~2g。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述有机污染物水体中有机污染物为抗生素和/或染料;所述抗生素为盐酸四环素;所述染料为罗丹明B;所述有机污染物水体中有机污染物的初始浓度为5mg/L~20mg/L;所述搅拌的时间为15min~60min;所述光催化降解反应的时间为30min~90min。
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