一种铜藻碳量子点钼酸铋复合光催化剂及其应用

    技术2025-06-04  83


    本发明涉及医药,具体涉及一种铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂及其应用。


    背景技术:

    1、碳量子点(carbon quantum dots,cqds)是一种新型的零维荧光碳纳米材料,由尺寸小于10nm的准球形碳纳米颗粒组成,与传统的半导体量子点(qd)相比,cqds具有分子量小、毒性低、原料来源多样、成本低、荧光稳定性高、发射波长可调、生物相容性好等众多优点。bi2moo6(bmo)作为一种传统的半导体光催化剂,具有无毒、制备简单、原料廉价等优点,然而bmo存在对可见光响应范围较低、电荷载流子负荷率高等问题。


    技术实现思路

    1、本发明以低值铜藻为原料,采用绿色、低成本的水热法方法制备出铜藻基碳量子点(scqd),再采用溶剂热法将scqd与bmo复合,制成了具有高光催化活性的铜藻基碳量子点/钼酸铋复合光催化剂(scqd/bmo,cb),用于降解水环境中的环丙沙星(cip)。

    2、一方面,本发明提供一种铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其包括以下步骤:

    3、1)铜藻预处理:使用去离子水将铜藻反复清洗,将洗干净的铜藻置于烘箱中干燥,粉碎,过筛,取铜藻粉于烧杯中,加入去离子水,使用超声破碎仪冰浴,得到铜藻匀浆;

    4、2)铜藻基碳量子点制备:将上述制备的铜藻匀浆转移至四氟乙烯内衬中,置于高压反应釜内,水热热解,将得到的热解液离心,取上清液用0.22μm针式滤头过滤,透析,透析结束后将透析袋内液体于冰箱中冰冻,冷冻干燥机干燥得到铜藻基碳量子点(scqd);

    5、3)将na2moo4·2h2o和bi(no3)3·5h2o分别加入两个烧杯中,分别加入乙二醇并在磁力搅拌器上搅拌至完全溶解,向bi(no3)3·5h2o中逐滴加入na2moo4·2h2o,并加入不同质量的scqd和无水乙醇,搅拌后将混合液转移至四氟乙烯内衬中,水热反应,反应产物经滤膜抽滤,反复用水和无水乙醇清洗,烘干得到铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂0.75cb。

    6、作为优选,所述步骤1)中铜藻与去离子水的重量体积比为0.5g:50ml。

    7、作为优选,所述步骤2)中铜藻匀浆与四氟乙烯的体积比为1:2。

    8、作为优选,所述步骤2)中的水热热解温度为220℃,水解时间为18h。

    9、作为优选,所述步骤2)中的透析过程为将滤液转移至1000分子量的透析袋中透析24h,每8h更换一次去离子水。

    10、作为优选,所述步骤3)中na2moo4·2h2o与bi(no3)3·5h2o的重量比为0.195g:0.780g。

    11、作为优选,所述步骤3)中na2moo4·2h2o与乙二醇的体积比为0.195g:20ml,所述bi(no3)3·5h2o与乙二醇的体积比为0.780g:20ml。

    12、作为优选,所述步骤3)中na2moo4·2h2o与scqd的重量比为0.195g:3.8mg,所述scqd与无水乙醇的重量体积比3.8mg:30ml。

    13、作为优选,所述步骤3)中无水乙醇与四氟乙烯的体积比为30ml:100ml。

    14、作为优选,所述步骤3)中的水热反应温度为160℃,水热反应的时间为12h。

    15、另一方面,本发明提供了上述方法制备得到的铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂。

    16、再一方面,本发明提供上述铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂在降解环丙沙星(cip)中的应用。

    17、进一步地,所述降解环丙沙星(cip)的条件为:0.75cb投加量为0.5g/l,cip浓度为0.01g/l,降解时间180min,ph=7.0。

    18、本发明通过溶剂热法制备了不同scqd掺杂比例的scqd/bmo复合光催化剂,采用扫描电子显微镜(sem)、透射电子显微镜(tem)、x射线衍射(xrd)、比表面积测试(bet)、傅立叶变换红外吸收光谱(ftir)、x射线光电子能谱(xps)、紫外可见漫反射光谱(uv-vis drs)、电化学阻抗谱(eis)、光致发光光谱(pl)等征手段对其形貌结构、晶相组成、孔径特征、表面功能基团、化学元素状态、元素组成、光学性质、电化学性质等理化性质进行分析;通过批量降解实验考察了光催化剂投放量、cip初始浓度、ph对0.75cb降解cip性能的影响。结果表明,scqd均匀负载在bmo表面,scqd掺杂比例为0.75%(0.75cb)时制备的样品具有最高的光催化降解效果,0.75cb拥有比bmo更高的光生载流子分离效率和更快的电子传输速率,禁带宽度为2.78ev,对可见光具有较好的吸收效率。体外细胞实验表明环丙沙星的降解过程中没有额外产生毒性物质,不会造成二次污染。



    技术特征:

    1.一种铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述一种铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中铜藻与去离子水的重量体积比为0.5g:50ml。

    3.根据权利要求1所述一种铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中铜藻匀浆与四氟乙烯的体积比为1:2。

    4.根据权利要求1所述一种铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中的水热热解温度为220℃下,水解时间为18h。

    5.根据权利要求1所述一种铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中的透析过程为将滤液转移至1000分子量的透析袋中透析24h,每8h更换一次去离子水。

    6.根据权利要求1所述一种铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中na2moo4·2h2o与bi(no3)3·5h2o的重量比为0.195g:0.780g。

    7.根据权利要求1所述一种铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中na2moo4·2h2o与乙二醇的体积比为0.195g:20ml,所述bi(no3)3·5h2o与乙二醇的体积比为0.780g:20ml。

    8.根据权利要求1所述一种铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中na2moo4·2h2o与scqd的重量比为0.195g:3.8mg,所述scqd与无水乙醇的重量体积比3.8mg:30ml;所述步骤3)中无水乙醇与四氟乙烯的体积比为30ml:100ml;所述步骤3)中的水热反应温度为160℃,水热反应的时间为12h。

    9.如权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到的铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂。

    10.根据权利要求9所述的铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂在降解环丙沙星(cip)中的应用,优选地,所述降解环丙沙星(cip)的条件为:0.75cb投加量为0.5g/l,cip浓度为0.01g/l,降解时间180min,ph=7.0。


    技术总结
    本发明涉及医药技术领域,具体涉及一种铜藻碳量子点/钼酸铋复合光催化剂及其应用。本发明将SCQD均匀负载在BMO表面,SCQD掺杂比例为0.75%(0.75CB)时制备的样品具有最高的光催化降解效果,0.75CB拥有比BMO更高的光生载流子分离效率和更快的电子传输速率,禁带宽度为2.78eV,对可见光具有较好的吸收效率。体外细胞实验表明环丙沙星的降解过程中没有额外产生毒性物种,不会造成二次污染。

    技术研发人员:纪丽丽,何前锐,刘嘉欣,杨浩,刘桐鑫,董腾
    受保护的技术使用者:浙江海洋大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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