一种带状纳米材料及其制备方法、光催化剂、应用技术

本发明专利技术涉及纳米材料领域，具体公开了一种带状纳米材料及其制备方法、光催化剂、应用，所述带状纳米材料包括以下的原料：三聚氰胺和三聚氯氰，且三聚氰胺和三聚氯氰的摩尔量之比为3‑5:6‑10。本发明专利技术实施例提供的带状纳米材料比一般的g‑C3N4具有更高的光催化激活过二硫酸盐降解性能，通过以三聚氰胺和三聚氯氰为前驱体，经溶剂热反应后冷却洗涤得到带状纳米材料。而提供的制备方法简单，成本低，制备的带状纳米材料具有较大比表面积和更多的空隙结构，在联合过二硫酸钾光催化降解磺胺类有机物实验中表现出显著的性能提升，对环境友好，解决了现有普通片层氮化碳光催化剂存在激活过二硫酸盐降解磺胺类抗生素的降解效果差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种带状纳米材料及其制备方法、光催化剂、应用
本专利技术涉及纳米材料领域，具体是一种带状纳米材料及其制备方法、光催化剂、应用。
技术介绍
随着医学技术的不断发展，磺胺类抗生素作为一种人工合成的抗菌药，具有抗菌谱较广、性质稳定、使用简便、生产时不耗用粮食等优点，在养殖和人类疾病的治疗和预防等诸多领域有着广泛应用。但是，磺胺类抗生素由于其残留期长，在使用后约80%在动物或人体内不能被完全代谢，以代谢物或原形的形式进入污水处理系统，而大部分磺胺类抗生素很难被污水处理厂降解，未被降解的部分会直接进入环境水体和土壤中，严重污染生态环境。目前，现有的磺胺类抗生素（磺胺类有机物）去除方法如物理吸附法、化学氧化法和生物降解法等，存在处理效率较低，成本大，且容易产生二次污染的问题。高级氧化法因其强的氧化能力和速率被广泛使用；此外光催化氧化技术因其绿色降解无污染、成本低等优点，也被广泛应用于磺胺类抗生素的降解，例如，采用原始片层的g-C3N4（Graphiticcarbonnitride，类石墨相氮化碳）可以作为光催化进行降解磺胺类抗生素等有机物。通常，在光催化降解磺胺类抗生素中，通过过二硫酸盐（PDS）氧化技术联用光催化氧化技术后，可以进一步提升磺胺类有机物的降解效果。但是，目前现有的普通片层氮化碳光催化剂在联用PDS来氧化难降解有机物时，存在因其反应体系受光吸收弱，光催化剂电子空穴分离效率低，激活PDS效果差的限制，导致表现出较差的降解效率的问题。截止目前，还未见报道用纳米带状的氮化碳来活化过二硫酸盐氧化难降解有机物的工艺技术出现。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种带状纳米材料，以解决上述
技术介绍
中提出的现有普通片层氮化碳光催化剂存在激活过二硫酸盐降解磺胺类抗生素的降解效果差的问题；通过提供了一种工艺简单、成本低廉、节能环保的带状纳米材料的制备方法，且不需要添加其他有毒试剂，获得可见光吸收性能提高的具有高比表面积和低光生载流子复合率的光催化剂。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种带状纳米材料，包括以下的原料：三聚氰胺和三聚氯氰，且所述三聚氰胺和所述三聚氯氰的摩尔量之比为3-5:6-10。作为本专利技术进一步的方案：在所述带状纳米材料的原料中，所述三聚氰胺和所述三聚氯氰的摩尔量之比为4:7-9。优选的，所述三聚氰胺和所述三聚氯氰的摩尔量之比为1:2，且所述三聚氰胺与所述三聚氯氰的摩尔量分别在6-10mmol与12-20mmol。作为本专利技术再进一步的方案：所述带状纳米材料以所述三聚氰胺和所述三聚氯氰为前驱体，在有机溶剂中通过溶剂热反应合成。作为本专利技术再进一步的方案：所述有机溶剂的用量是按照每6-10mmol三聚氰胺对应加入60-80mL有机溶剂的比例进行加入。作为本专利技术再进一步的方案：所述有机溶剂是乙腈。作为本专利技术再进一步的方案：所述带状纳米材料以所述三聚氰胺和所述三聚氯氰为前驱体，以乙腈为有机溶剂，通过溶剂热反应在自产生的高压条件下合成。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种带状纳米材料的制备方法，所述的带状纳米材料的制备方法，包括以下步骤：按照比例称取三聚氰胺和三聚氯氰分散于有机溶剂中，混合均匀，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液在密封条件下加热进行反应，再进行洗涤、干燥，得到所述带状纳米材料。作为本专利技术再进一步的方案：在所述的带状纳米材料的制备方法中，所述加热进行反应是加热至160-200℃进行反应20-30h。作为本专利技术再进一步的方案：所述洗涤是用去离子水和纯乙醇将产物洗涤数次以提纯。优选的，所述的带状纳米材料的制备方法，包括以下步骤：按照比例称取三聚氰胺和三聚氯氰分散于乙腈中，持续进行磁力搅拌混合均匀，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液置于100mL高压反应釜内胆中，将其密封并置于马弗炉中加热，待其冷却至室温后，用去离子水和纯乙醇将产物进行洗涤数次并烘干，得到所述带状纳米材料。作为本专利技术再进一步的方案：所述磁力搅拌的搅拌时间为20-30h，以保证前驱体三聚氰胺和三聚氯氰充分分散。作为本专利技术再进一步的方案：在所述的带状纳米材料的制备方法中，当所述三聚氰胺和所述三聚氯氰的摩尔量之比为1:2，且所述三聚氰胺与所述三聚氯氰的摩尔量分别在6-10mmol与12-20mmol时，所述乙腈的体积为60-80mL。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种采用上述的带状纳米材料的制备方法制备得到的带状纳米材料。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种光催化剂，部分或全部包含上述的带状纳米材料。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种上述的光催化剂在光催化活化过二硫酸盐降解磺胺类抗生素中的应用。即在LED灯下高效光催化活化过二硫酸盐（PDS）降解磺胺类抗生素。作为本专利技术再进一步的方案：在所述光催化活化过二硫酸盐降解磺胺类抗生素中的应用中，所述过二硫酸盐是过二硫酸钾，过二硫酸钠或过二硫酸钙中的任意一种。当然，其他类型的过硫酸盐也有类似的效果。作为本专利技术再进一步的方案：所述磺胺类抗生素是磺胺二甲嘧啶（Sulfamethazine,SMT）、磺胺异恶唑（Sulfisoxazole，SIZ）、磺胺嘧啶（Sulfadiazine，SD）、磺胺甲恶唑（Sulfamethoxazole，SMZ）、磺胺吡啶（sulfapyridine，SPD）、磺胺甲氧嘧啶（SMD）、磺胺二甲氧嘧啶（SDM）、酞磺胺噻唑（PST）、磺胺醋酰（SA）、磺胺嘧啶银盐（SD-Ag）、甲磺灭脓（SML）等中的任意一种。作为本专利技术再进一步的方案：在所述光催化活化过二硫酸盐降解磺胺类抗生素中的应用中，所述磺胺类抗生素是磺胺二甲嘧啶。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例制备的带状纳米材料具备优异的光催化性能，同时比一般的g-C3N4具有更高的光催化激活过二硫酸盐降解性能，通过以三聚氰胺和三聚氯氰为前驱体，经溶剂热反应后冷却洗涤得到带状纳米材料（新型的带状氮化碳），可以用于活化过二硫酸盐降解有机物。而提供的制备方法简单，制备的带状纳米材料具有较大比表面积和更多的空隙结构，可以吸收更多的可见光以产生大量的光生电子空穴催化反应。该方法制备的带状纳米材料在活化过二硫酸盐降解磺胺类药物的应用中具有双协同效应，表现出高效的降解效果，而且合成工艺简单，成本低，在低能量的LED灯下即可高效激活过二硫酸盐降解磺胺类抗生素，对环境友好，解决了现有普通片层氮化碳光催化剂存在激活过二硫酸盐降解磺胺类抗生素的降解效果差的问题，具有广阔的应用前景。附图说明图1为对比例1中制备的g-C3N4的扫描电镜图片。图2为本专利技术实施例1中制备的带状纳米材料的扫描电镜图片。图3为本专利技术实施例1提供的带状纳米材料的傅里叶变换红外光谱图。图4为本专利技术实施例1提供的带状纳米材料的氮气吸附解吸等温曲线。图5为本专利技术实施例1提供的带状纳米材料的紫外可见光漫反射光谱图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带状纳米材料，其特征在于，所述带状纳米材料包括以下的原料：三聚氰胺和三聚氯氰，且所述三聚氰胺和所述三聚氯氰的摩尔量之比为3-5:6-10。/n

【技术特征摘要】
1.一种带状纳米材料，其特征在于，所述带状纳米材料包括以下的原料：三聚氰胺和三聚氯氰，且所述三聚氰胺和所述三聚氯氰的摩尔量之比为3-5:6-10。


2.根据权利要求1所述的带状纳米材料，其特征在于，所述三聚氰胺和所述三聚氯氰的摩尔量之比为4:7-9。


3.一种如权利要求1-2任一所述的带状纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照比例称取三聚氰胺和三聚氯氰分散于有机溶剂中，混合均匀，得到前驱体溶液；
将所述前驱体溶液在密封条件下加热进行反应，再进行洗涤、干燥，得到所述带状纳米材料。


4.根据权利要求3所述的带状纳米材料的制备方法，其特征在于，在所述的带状纳米材料的制备方法中，所述加热进行反应是加热至160-200℃进行反应20-30h。


5.根据权利要求3所述的带状纳米材料的制备方法，其特征在于，在所述的带状纳米材料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国光，王仲全，郑小汕，吕文英，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44