本发明涉及材料及有害污染物去除，具体的说涉及一种锌单原子氮化碳纳米片及其制备方法和去除黄曲霉毒素b1的应用。
背景技术：
1、真菌毒素是由真菌产生的天然有毒次级代谢产物，广泛存在于农产品、饲料及自然环境中，不仅容易通过食物链损害人体和动物生命健康，还会造成绿色生态环境的农业面源污染，开发有效的真菌毒素的脱除技术对于保障农产品质量安全和国民生命健康意义重大。黄曲霉毒素b1(aflatoxin b1，afb1)是谷物和饲料中最常见的真菌毒素，还可通过水载体从受污染的植物和土壤中转移到地下水中，目前，地表水、废水和饮用水(包括自来水和瓶装水)中都检测到了黄曲霉毒素。其具有毒性强烈、结构稳定、耐高温、污染频率高、范围广等特点，传统处理手段难以便捷、有效、大规模去除。为了解决和应对这些问题，基于半导体纳米催化材料的光催化降解技术，是开发生态友好、可持续、低成本和大规模应用的最有前途的方法。
2、聚合物氮化碳(polymeric carbon nitride nanosheets)pcn作为一种可见光响应的半导体纳米材料，因其前驱体来源丰富、理化性质稳定、环境友好以及结构特殊，被认为是一种很有前景的无金属光催化半导体纳米材料。其特殊的骨架结构中c和n原子都是sp2杂化，具有可调节的π-共轭重复单元和空腔结构以及丰富的长孤对电子。然而，共轭结构体系也具有很多缺点，例如光吸收有限、电荷转移能力差、光生载流子复合快以及较小的比表面积等缺点，因此单一块状的pcn通常光催化活性较低。研究人员也一直在利用诸如元素掺杂、缺陷工程、纳米结构构建和配位工程等改性方法，来提高单一pcn的光催化活性。
3、在这些改性方法中，近几年兴起的先进单原子催化剂(single-atom catalysts，sac)，因为其空间分离的单原子位点具有独特的电子调节特性和最大的原子利用效率，在提高纳米材料的光催化性能方面备受关注。而pcn的独特结构特性使其具有锚定催化活性位点的能力，被认为是构建金属原子催化剂极佳的载体。同时，单原子分散的pcn其带状结构的工程化修饰拓宽了光吸收范围，反应活性位点增多，促进了电荷转移和催化反应的发生，能有效提高光催化活性，并应用于环境修复方面。目前已报道的pcn单原子催化剂多为稀有贵金属单原子，如pd、pt、ir、ag和au等。但是贵金属的使用导致成本较高，且不符合最新的绿色化学准则。
4、因此，需要研究开发一种以pcn为载体的非贵金属单原子光催化剂，应用于环境中的afb1的有效去除。
技术实现思路
1、本发明首先提供了一种锌单原子氮化碳纳米片的制备方法，该方法包括如下步骤(二步退火法)：
2、(1)通过尿素的一步热聚合反应合成了块状pcn(bpcn)：将尿素在550℃空气环境的马弗炉中煅烧两小时，自然冷却至室温后，得到淡黄色的bpcn；
3、(2)通过二次退火制备锌单原子氮化碳纳米片(zn-pcnns)：将bpcn在盐酸水溶液(1.0mol l-1)中超声处理10min，然后滴加zncl2水溶液并剧烈搅拌10-14小时；蒸发干燥去除水分后，置于坩埚中放入管式炉，以升温速率5℃/min升温至400℃，并在高纯氩气(ar)气氛下二次退火2h，得到zn元素负载的纳米片状pcn催化剂(zn-pcnns)；
4、其中zncl2作为前驱体，bpcn与zncl2的添加量比例为1g：1-5mm，其中优选的bpcn与zncl2的添加量比例为1g：1-3mm，进一步优选的比例为1g：2mm。
5、本发明还提供了由上述方法制备得到的锌单原子氮化碳纳米片zn-pcnns。
6、本发明还提供了上述锌单原子氮化碳纳米片zn-pcnns的用途，其可用于afb1的降解去除；具体的说，本发明的锌单原子氮化碳纳米片用于afb1的降解去除的方法为：
7、(1)将锌单原子氮化碳纳米片zn-pcnns添加至含有afb1的待处理溶液中，超声波处理30-60s，将悬浮液在黑暗中静置30min达到吸附-解吸附平衡，然后进行光催化反应；
8、(2)在光催化反应过程中，光催化降解实验是在光化学反应仪(bilon-ghx-id，上海比朗仪器有限公司)中进行，光源为300w的氙灯(bl-ghx-xe-300，上海比朗光源有限公司)，带有可见光截止滤光片(光强：2200lx)；
9、其中步骤(1)中，待处理溶液中，将afb1的浓度调整为1μg/ml，锌单原子氮化碳纳米片添加后的浓度为0.1-1mg/ml，优选的锌单原子氮化碳纳米片的浓度为0.5-0.9mg/ml，进一步优选的锌单原子氮化碳纳米片的浓度为0.67mg/ml；
10、其中步骤(2)中，光催化反应的时间为30-180min；
11、具体的说，本发明的锌单原子氮化碳纳米片zn-pcnns用于afb1的降解去除的方法为：含有afb1的待处理溶液中，afb1的浓度调整为1μg/ml，然后添加锌单原子氮化碳纳米片zn-pcnns，使其终浓度为0.1-1mg/ml(优选为0.5-0.9mg/ml，进一步优选为0.67mg/ml)，超声波处理30-60s，将悬浮液在黑暗中静置30min达到吸附-解吸附平衡；然后在光化学反应仪中进行光化学反应，光源为300w的氙灯，带有光强为2200lx的可见光截止滤光片；其中光催化反应的时间为30-180min。
12、本发明的有益效果和创新性如下：
13、本发明通过二次退火法剥离尿素衍生的块状聚合氮化碳(bpcn，1μm)，同时实现纳米结构调节和金属单原子负载，制备得到zn单原子负载的超薄聚合物氮化碳纳米片(znsa-pcnns)。光电化学表征结果发现zn sa-pcnns的单原子负载量约为0.038wt％，纳米片厚度约1.56±0.11nm，单原子负载和薄纳米片结构的协同效应使得反应活性位点更丰富，比表面积增大，可见光吸收能力增强，抑制了光生电荷对的复合，有效提高了电荷的分离、传输效率。
14、在可见光下，本发明提供的zn sa-pcnns降解afb1的降解效率显著提高(18.78×10-3μg l-1min-1)，分别是原始块状pcn(bpcn)和pcn纳米片(pcnns)的10.92倍和2.27倍，为afb1的有效去除提供了新的技术手段。也为农产品饲料和自然环境中真菌毒素的有效去除提供技术手段和理论支撑，对于保障食品经济安全和人体健康、绿色生态环境可持续发展兼具理论和现实意义。
1.一种锌单原子氮化碳纳米片的制备方法，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的锌单原子氮化碳纳米片的制备方法，其中bpcn与zncl2的添加量比例为1g：1-5mm。
3.根据权利要求2所述的锌单原子氮化碳纳米片的制备方法，其中bpcn与zncl2的添加量比例为1g：2mm。
4.权利要求1-3任一项所述制备方法制备得到的锌单原子氮化碳纳米片zn-pcnns。
5.权利要求4所述锌单原子氮化碳纳米片zn-pcnns的用途，其可用于afb1的降解去除。
6.根据权利要求5所述锌单原子氮化碳纳米片的用途，用于afb1的降解去除的具体方法为；
7.根据权利要求6所述锌单原子氮化碳纳米片的用途，其中步骤(1)中，待处理溶液中，将afb1的浓度调整为1μg/ml，锌单原子氮化碳纳米片添加后的浓度为0.1-1mg/ml；其中步骤(2)中，光催化反应的时间为30-180min。
8.根据权利要求7所述的锌单原子氮化碳纳米片的用途，其中锌单原子氮化碳纳米片的浓度为0.5-0.9mg/ml。
9.根据权利要求8所述的锌单原子氮化碳纳米片的用途，其中锌单原子氮化碳纳米片的浓度为0.67mg/ml。
