【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料制备，尤其是涉及一种led驱动的cds光催化膜的制备方法及应用。
技术介绍
1、随着社会经济的发展，促进了抗生素在其他非临床领域的大规模应用，导致大量抗生素废水排入水体。四环素类（tc）抗生素分子具有稳定的化学结构，在水生环境中并不断积累，在不同的细菌中传播细菌耐药基因（args），产生出高耐药性细菌（arbs），影响人类和牲畜的健康。世界卫生组织称arbs的蔓延是一场全球性公共卫生危机，必须以最严格的方式对抗生素的使用进行管理。膜分离技术具有绿色环保、分离效率高、能耗低等特点，被誉为“21世纪水处理技术”，可以有效地去除抗生素。然而，传统的膜材料抗污染性能差，形成的膜污染不仅会缩短膜的使用寿命，还会增加运行成本。此外，膜的渗透性和选择性之间相互制约，限制了其进一步的实际应用。因此，开发新型膜材料和先进的膜分离工艺具有重要的实用价值和研究意义。
2、利用石墨相氮化碳（g-c3n4）半导体光催材料降解有机污染物是近些年快速兴起的高级氧化技术，具有绿色、无二次污染、反应迅速和反应条件温和等特点，得到研究者的广泛关注和认可。单一半导体光催化反应机理是当入射光子的能量大于或等于半导体光催化剂的禁带宽隙（eg）时，电子(e‒)从价带(vb)激发到导带(cb)，vb中留下的空穴（h+）在电场作用下迁移到催化剂表面与附着在表面的有机污染物直接反应。据此，g-c3n4可以完美地填补膜分离的缺陷，降解有机污染的同时可以抑制膜分离过程中浓度极差。而单一的光催化材料普遍存在光生电子-空穴复合率高、可见光太阳能利用率低和光
3、碳量子点（cds）是一种尺寸小于15nm甚至小于10nm的零维碳纳米颗粒，主要由表面丰富的聚合物官能团（羟基、羧基和胺基等）和不定型的碳核组成，这使得cds能够很好地溶于水溶液中，有助于和其他材料进行无相分离的合成。cds的上转换效应能够吸收波长较长、频率较短的光子，发射出波长较短、频率较高的光子。因此，当cds与半导体光催化剂复合时，能够扩大材料整体吸光范围。同时，cds作为电荷载体有导电子的功能，促进电子-空穴对的分离，增强光催化性能。
4、碘氧化铋（bioi）是一种典型的p型3d半导体（即空穴型半导体），空穴浓度远远大于自由电子浓度，是由交错的[bi2o2]2+板块和双i板块组合而成，p轨道参与了cb最小值和vb最大值的电子杂交，有利于内部电场的形成和光生载流子的迁移。对于光催化材料而言，光的吸收范围极其重要，bioi拥有非常窄的禁带宽度（1.8~2.0ev），这意味着从可见光到红外光谱区域有相当大的光吸收范围，但是bi 6s轨道和o 2p轨道的杂化导致其光生电子-空穴对复合率较高。研究发现，bioi和g-c3n4都具有2d层状结构，且能带匹配合适，通过在g-c3n4表面原位生成bioi构建z型异质结（bicn），即能保留bioi优异的可见光吸收能力，又能很好得抑制电子-空穴对复合，该z型异质结已经在降解偶氮染料和化工原料方面表现出良好的光催化性能。
5、通过cds的无相分离将g-c3n4和bioi材料以异质结的形式合成性能优异的光催化材料，进一步地将光催化技术和膜分离工艺相结合，以解决膜分离技术难以去除难降解的新兴有机物和膜污染的问题，同时提升光催化膜的运行稳定性和可重复利用性，以此来保证净水效果，降低净水成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种可见光驱动的光催化膜的制备方法，合成方法简单、成本低、绿色无污染，制得的光催化膜具有led可见光吸收能力、光催化降解能力强和可循环利用等特点，用于光催化膜分离中强化去除水中难降解的四环素类抗生素以及膜结垢的问题，为开发高性能膜分离材料和构筑新型光催化膜提供了现实依据和参考价值，提高膜的分离效率和光降解能力，最终达到绿色、环保、降低废水处理成本的目的，在水处理
具有较好前景。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种可见光驱动的光催化膜的制备方法，包括如下步骤：
3、s1、采用自下而上水热法制备零维碳量子点cds溶液，在常温常压下，将1.0g尿素和3.0g柠檬酸溶解于20ml去离子水中，磁力搅拌30min后得到无色透明溶液，将得到的无色透明溶液移入50ml特氟龙内衬的高压反应釜中，放入恒温烘箱中加热至180℃，持续15h，待高压釜温度冷却至室温后，得到特氟龙内衬中的cds黑色杂质溶液，通过10000rpm超高速离心机除去收集到的黑色溶液杂质，然后放入分子截留量为500的透析袋中，静置3d，最终得到所需的纯cds溶液，并在4℃低温下保存；
4、s2、一步热聚合法制备石墨相氮化碳（g-c3n4），将10g三聚氰胺放置于带盖陶瓷坩埚中，然后转移到马弗炉中以5℃/min的升温速率加热到550℃并保温1.5h，待陶瓷坩埚冷却至室温后，取出块状g-c3n4放入研钵中进行研磨筛分，得到g-c3n4粉末；
5、s3、以g-c3n4为模板，通过二次煅烧负载cds制备cds@g-c3n4，在常温常压下，将100μl的cds溶液和10g的g-c3n4溶解于20ml的去离子水中，磁力搅拌3h后放入85℃恒温烘箱中过夜干燥，得到cds@g-c3n4的煅烧前驱体，将煅烧前驱体放置于带盖陶瓷坩埚中，然后转移到马弗炉中以5℃/min的升温速率加热到500℃并保温1.5h，待陶瓷坩埚冷却至室温后，取出块状cds@g-c3n4放入研钵中进行研磨筛分，得到cds@g-c3n4粉末；
6、s4、采用原位沉淀法制备cds@bioi/g-c3n4异质结光催化剂，将0.071g的ki和1g的cds@g-c3n4溶解在20ml的去离子水中，磁力搅拌形成分散液a，将0.206g的bi(no3)3·5h2o和15ml的乙二醇溶解在20ml的去离子水中，超声30min形成分散液b，待超声完成，将分散液b逐滴添加到正在磁力搅拌的分散液a，搅拌3h后，通过4000rpm超高速离心机得到橙黄色沉淀物，用去离子水和乙醇洗涤三次，放置于70℃烘箱中过夜干燥，得到cds@bioi/g-c3n4异质结光催化剂；
7、s5、cds@bioi/g-c3n4/pes光催化膜的构筑，在常温常压下，将100mg的cds@bioi/g-c3n4异质结光催化剂粉末溶解在100ml去离子水中，通过超声和磁力搅拌机处理30min后，得到cds@bioi/g-c3n4异质结前驱体溶液，采用真空辅助自组装的方法在0.1mpa压力下，将cds@bioi/g-c3n4异质结前驱体溶液缓慢地抽滤到pes膜上，构建出cds@bioi/g-c3n4/pes光催化膜。
8、优选的，所述步骤s4中，去离子水反复洗涤至溶液上清液ph值为6。
9、优选的，所述步骤s5中，pes膜孔径为0.22μm。
10、优选的，所述cds@bioi/g-c3n4异质结光催化剂中cds、bioi、g-c3n4三者的质量比为1:20:100。
【技术保护点】
1.一种LED驱动的CDS光催化膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种LED驱动的CDS光催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，去离子水反复洗涤至溶液上清液pH值为6。
3.根据权利要求1所述的一种LED驱动的CDS光催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，PES膜孔径为0.22μm。
4.根据权利要求1所述的一种LED驱动的CDS光催化膜的制备方法，其特征在于：所述CDs@BiOI/g-C3N4异质结光催化剂中CDs、BiOI、g-C3N4三者的质量比为1:20:100。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的制备方法制得的CDs@BiOI/g-C3N4/PES光催化膜。
6.一种如权利要求5所述的CDs@BiOI/g-C3N4/PES光催化膜在抗生素废水处理中的应用。
7.一种旋流式光催化膜分离组件，其特征在于：包括如权利要求5所述的CDs@BiOI/g-C3N4/PES光催化膜、膜片、中空管、传动齿轮、固定转鼓，所述膜片由膜网构筑且内部设有中空腔，膜片顶部设有
...【技术特征摘要】
1.一种led驱动的cds光催化膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种led驱动的cds光催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中，去离子水反复洗涤至溶液上清液ph值为6。
3.根据权利要求1所述的一种led驱动的cds光催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤s5中，pes膜孔径为0.22μm。
4.根据权利要求1所述的一种led驱动的cds光催化膜的制备方法，其特征在于：所述cds@bioi/g-c3n4异质结光催化剂中cds、bioi、g-c3n4三者的质量比为1:20:100。
5.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：张琳，李子辰，孙嘉飞，马文敬，张蓥，陈佳，郭伟，邵增会，王振东，陈月，高瑞国，李青，高旭，
申请(专利权)人：河北建设集团安装工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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