具有光催化性能的氮掺杂碳量子点及其制备方法和盐酸四环素的降解方法技术

本发明专利技术公开了一种具有光催化性能的氮掺杂碳量子点及其制备方法和盐酸四环素的降解方法，该制备方法为：将乙二胺于水中进行水热反应，接着将体系离心、取上清液进行透析以得到具有光催化性能的氮掺杂碳量子点。该具有光催化性能的氮掺杂碳量子点具有优异的分散性和催化效率进而能够催化盐酸四环素降解；同时该制备方法具有产物形貌可控、成本低和重现性好的优点；该盐酸四环素的降解方法的条件温和。

Nitrogen-doped carbon quantum dots with photocatalytic properties and their preparation methods and degradation of tetracycline hydrochloride

【技术实现步骤摘要】
具有光催化性能的氮掺杂碳量子点及其制备方法和盐酸四环素的降解方法
本专利技术涉及掺杂碳量子点，具体地，涉及一种具有光催化性能的氮掺杂碳量子点及其制备方法和盐酸四环素的降解方法。
技术介绍
四环素(TC)已被广泛用于治疗人和动物感染，在环境中的存在可能导致抗生素抗性问题，这对人类和动物的健康构成严重威胁。然而，由于其稳定的化学结构和对生物降解的顽固性，TC不能通过常规废水处理过程有效去除。因此，需要用于处理废水中TC的新技术。近年来，由于其高效率和长期可靠性，废水中TC的光催化降解受到了很多关注。一些传统的光催化剂，例如TiO2，已被证明具有在紫外光照射下降解TC的能力。然而，这些光催化剂对太阳光能的利用不足阻碍了它们的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有光催化性能的氮掺杂碳量子点及其制备方法和盐酸四环素的降解方法，该具有光催化性能的氮掺杂碳量子点具有优异的分散性和催化效率进而能够催化盐酸四环素降解；同时该制备方法具有产物形貌可控、成本低和重现性好的优点；该盐酸四环素的降解方法的条件温和。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种具有光催化性能的氮掺杂碳量子点的制备方法，该制备方法为：将乙二胺于水中进行水热反应，接着将体系离心、取上清液进行透析以得到具有光催化性能的氮掺杂碳量子点。本专利技术还提供了一种具有光催化性能的氮掺杂碳量子点，该具有光催化性能的氮掺杂碳量子点通过上述的制备方法制备而得。本专利技术进一步提供了一种盐酸四环素的降解方法，该降解方法为：首先将上述的具有光催化性能的氮掺杂碳量子点、盐酸四环素于水中在黑暗条件下进行搅拌，接着在可见光下进行接触反应。在上述技术方案中，本专利技术以乙二胺为碳源和氮源制备得到氮掺杂碳点；氮掺杂碳点既可以作为电子的供体，也可以作为电子的受体，碳点优异的光诱导电子转移特性可以应用于光催化降解反应；进而使其催化只需在可见光的条件下进行，而无需在紫外线下进行，进而提高了太阳能的利用率，最终通过该氮掺杂碳点开发了一种简单、低成本、催化效率高、快速有效的降解四环素的方法。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1-1为实施例3中制备的氮掺杂碳量子点的透射电子显微镜照片(TEM)；图1-2为实施例3中制备的氮掺杂碳量子点的TEM表征结果统计图；图2-1为实施例3中制备的氮掺杂碳量子点的紫外吸收图(Absorbance)；图2-2为实施例3中制备的氮掺杂碳量子点的激发和发射光谱图；图3为实施例3中制备的氮掺杂碳量子点的红外图(FTIR)；图4为实施例3中制备的氮掺杂碳量子点的X射线光电子能谱分析(XPS)；图5为实施例3中制备的氮掺杂碳量子点降解盐酸四环素的紫外吸收变化图；图6为实施例3中制备的氮掺杂碳量子点降解四环素的速率图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种具有光催化性能的氮掺杂碳量子点的制备方法，该制备方法为：将乙二胺于水中进行水热反应，接着将体系离心、取上清液进行透析以得到具有光催化性能的氮掺杂碳量子点。在上述制备方法中，水热反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的氮掺杂碳量子点的催化性能，优选地，水热反应满足以下条件：于密闭条件下进行，反应温度为160-200℃，反应时间为8-12h。在上述制备方法中，水热反应的器皿可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的氮掺杂碳量子点的催化性能，优选地，水热反应于反应釜中进行，通过反应釜提供高温高压的反应环境。在上述制备方法中，物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的氮掺杂碳量子点的催化性能，优选地，乙二胺、水的体积比为1-5：20。在上述制备方法中，离心的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的氮掺杂碳量子点的产率，优选地，离心满足以下条件：转速为10000-14000rpm，离心时间为15-25min。在上述制备方法中，透析的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的氮掺杂碳量子点的产率，优选地，透析满足以下条件：透析时间为20-30h，透析袋的截留分子量为500-2000Da。本专利技术还提供了一种具有光催化性能的氮掺杂碳量子点，该具有光催化性能的氮掺杂碳量子点通过上述的制备方法制备而得。本专利技术进一步提供了一种盐酸四环素的降解方法，该降解方法为：首先将上述的具有光催化性能的氮掺杂碳量子点、盐酸四环素于水中在黑暗条件下进行搅拌，接着在可见光下进行接触反应。在上述降解方法中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高降解效率，优选地，相对于1mg的盐酸四环素，氮掺杂碳量子点的用量为100-200mg；更优选地，相对于1mg的盐酸四环素，水的用量为40-60mL。在上述降解方法中，搅拌的时间可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高降解效率，优选地，搅拌的时间为20-40min。在上述降解方法中，接触反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高降解效率，优选地，接触反应满足以下条件：反应温度为15-30℃，反应时间为60min以上。在上述降解方法中，可见光的种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高降解效率，优选地，可见光由300-400W氙灯发射的光进350-450nm截止滤光片处理后得到；更优选地，氙灯距离反应体系的液面的距离为20-30cm。以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述。实施例1将1mL乙二胺溶于20mL二次蒸馏水中，混匀均匀后转移至50mL内村有聚四氟乙烯的反应釜中，于180℃水热反应10h，取出反应釜自然冷却至25℃，之后，通过离心(转速为12000rpm，离心时间为20min)收集产物，用1000Da透析袋透析24h，置于冰箱内4℃贮存备用。实施例2按照实施例1的方法进行，所不同的是，乙二胺的用量为2mL。实施例3按照实施例1的方法进行，所不同的是，乙二胺的用量为3mL。实施例4按照实施例1的方法进行，所不同的是，乙二胺的用量为4mL。实施例5按照实施例1的方法进行，所不同的是，乙二胺的用量为5mL。实施例6按照实施例1的方法进行，所不同的是，水热反应条件为：于160℃下反8h。实施例7按照实施例1的方法进行，所不同的是，水热反应条件为：于200℃下反12h。检测例11)对实施例实施例3制得的氮掺杂碳点进行透射电镜检测，检测结果见图1-1和图1-2，从图中可以看出氮掺杂碳量子点尺寸大小分散较均匀，接近球形的颗粒物，平均尺寸大小为2.2nm，和碳纳米材料尺寸分布特点相一致。2)对实施例实施例3制得的氮掺杂碳点进行荧光和紫外光谱吸收检测，检测结果见图2-1和图2-2，由图可以看出氮掺杂的碳量子点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有光催化性能的氮掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将乙二胺于水中进行水热反应，接着将体系离心、取上清液进行透析以得到所述具有光催化性能的氮掺杂碳量子点。

【技术特征摘要】
1.一种具有光催化性能的氮掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将乙二胺于水中进行水热反应，接着将体系离心、取上清液进行透析以得到所述具有光催化性能的氮掺杂碳量子点。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述水热反应满足以下条件：于密闭条件下进行，反应温度为160-200℃，反应时间为8-12h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述水热反应于反应釜中进行。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述乙二胺、水的体积比为1-5：20。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述离心满足以下条件：转速为10000-14000rpm，离心时间为15-25min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述透析满足以下条件：透析时间为20-30h，透析袋的截留分子量为500-2000Da。7.一种具有光催化性能的氮掺杂碳量子点，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓淑娟，方静，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34