【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳量子点，尤其涉及一种功能碳量子点、其制备方法及在处理环烷酸废水中的应用。
技术介绍
1、石油作为全球重要的石化能源被广泛使用，在推动经济和工业飞速发展的同时引发了一系列环境问题。环烷酸是一类对包括植物、鱼类、两栖动物、浮游动植物和哺乳动物在内的多种生物具有较强毒性的新有机污染物。环烷酸废水难挥发，酸性与长链脂肪酸相近，其钠盐易溶于水，具有表面活性，可引起废水乳化或泡沫。环烷酸是炼油废水中毒性最强的组分之一，对水生生物有毒性，低分子量环烷酸毒性较强。
2、环烷酸废水不易生化降解，现有技术中对环烷酸含量较高的废水处理方法一般采用萃取、吸附及絮凝等预处理技术。萃取处理成本较高，萃取过程易产生乳化，不适合低浓度大水量环烷酸废水的处理。现有技术中有通过向环烷酸废水中加入溶解性钙盐(如硝酸钙、氯化钙等)和活性炭对废水中环烷酸进行吸附的方法，但是，该方法溶解性钙盐用量较大，费用较高，活性炭吸附剂的再生周期和使用寿命短，且还会产生废活性炭固废，造成二次污染。因此，提供一种环烷酸废水的新型处理材料，以充分降解废水中的有机物，且不会对环境造成二次污染，对于石化行业的发展具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中环烷酸废水的处理方法存在的成本高、易产生乳化问题，以及会产生二次污染等问题，本专利技术提供一种功能碳量子点复合多孔碳材料、其制备方法及在处理环烷酸废水中的应用。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
3、一种功能碳量
4、其中，所述酮类化合物为c3～c7的酮类化合物；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二醇硫酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠或吐温-80中至少一种。
5、相对于现有技术，本专利技术提供的功能碳量子点，以葡萄糖类化合物、酮类化合物和表面活性剂为原料，通过物质间的氢键作用制备化学稳定性良好的低共熔溶剂，然后将该低共熔溶剂经过水热法制备得到功能碳量子点。本专利技术利用加入葡萄糖类化合物、酮类化合物、表面活性剂对碳量子点进行了功能化修饰，使其具有亲水性的羧基、氨基和羟基等高反应活性基团，从而有利于使碳量子点和环烷酸废水得到充分的接触，增强碳量子点对环烷酸的催化剂降解功能；同时，表面活性剂可以作为光敏剂增强碳量子点的发光性能，从而使得碳量子点具备检测废水中环烷酸的功能。本专利技术提供的碳量子点是一种兼具检测和催化降解多功能的新材料，且便于回收利用，不会产生二次污染，在环烷酸废水处理领域具有广阔的应用前景。
6、优选的，所述葡萄糖类化合物为d-无水葡萄糖、l-葡萄糖、葡萄糖酸或葡萄糖胺中至少一种。
7、优选的，所述酮类化合物为丙酮、丁酮、2-丁酮、3-戊酮、2,2-二甲基-3-戊酮或环己酮中至少一种。
8、优选的，所述葡萄糖类化合物和酮类化合物的摩尔比为1:3～1:7；所述葡萄糖类化合物和酮类化合物的总量与表面活性剂的质量比为1:1～1:5。
9、优选的，葡萄糖类化合物、酮类化合物和表面活性剂，以及比例，可提高碳量子点对环烷酸废水的检测能力。
10、优选的，所述低共熔溶剂的制备方法包括如下步骤：
11、s1：将所述葡萄糖类化合物和酮类化合物混合均匀，加热至40℃～80℃，恒温至体系均一透明，得中间产物；
12、s2：将步骤s1得到的中间产物与表面活性剂混合均匀，加热至80℃～150℃，恒温至体系均一透明，得所述低共熔溶剂。
13、本专利技术还提供了一种功能碳量子点的制备方法，包括如下步骤：将所述低共熔溶剂加入无水乙醇中，混合均匀，于180℃～220℃水热反应10h～14h，得功能碳量子点溶液。
14、优选的，所述低共熔溶剂与无水乙醇的质量比为1:20～1:35。
15、本专利技术提供的碳量子点制备方法简单易行，原料来源广泛，制备所得的碳量子点粒径均匀，分散性好，热稳定高，且可有效提高碳量子点对环烷酸的检测能力，适合大规模生产，有效拓展了碳量子点废水处理领域的应用。
16、本专利技术还提供了一种功能碳量子点/纤维素复合材料，包括上述任一项所述的功能碳量子点和多孔碳。
17、本专利技术还提供了一种功能碳量子点/多孔碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：
18、将所述的功能碳量子点和纤维素原料混合均匀，惰性气氛下，于700℃～900℃焙烧1.5h～3h，洗涤，干燥，得功能碳量子点/多孔碳复合材料。
19、碳量子点容易聚集，这不仅会导致碳量子点容易猝灭，还会导致多孔碳表面活性位点减少以及不易接触污染物，从而降低了复合材料的催化降解性能，因此，本专利技术以纤维素为原料，经煅烧制备多孔碳，其骨架结构可对碳量子点起到载体和分散的作用；复合材料表面丰富的孔道结构可以富集环烷酸，提高环烷酸的催化降解效率。
20、优选的，所述纤维素原料包括羧甲基纤维素、甲基纤维素或微晶纤维素中至少一种。
21、优选的，所述功能碳量子点与纤维素原料的质量比为0.2:1～1:1。
22、优选的，采用程序升温的方式升温至700℃～900℃，升温速率为5℃/min～10℃/min。
23、本专利技术还提供了上述功能碳量子点或所述的功能碳量子点/纤维素复合材料在催化降解环烷酸废水中的应用。
24、进一步地，采用上述碳量子点或功能碳量子点/纤维素复合材料催化降解环烷酸废水的方法具体包括如下步骤：
25、将上述碳量子点或功能碳量子点/纤维素复合材料加入容器中，然后向容器中加入na2so4溶液和15mmol/l的环烷酸溶液，搅拌至吸附平衡，开启直流电源，进行电化学催化氧化。
26、进一步地，所述硫酸钠溶液的浓度为10g/l，所述环烷酸溶液的浓度为15mmol/l，电催化氧化的时间为15min。
27、进一步地，所述功能碳量子点或功能碳量子点/多孔碳复合材料与环烷酸废水的质量比为1:200～1:600。
28、进一步地，所述电催化氧化的温度为30℃～60℃。
29、进一步地，所述电催化氧化的电压为20v，扫描速率为0.1v/s～0.0v/s。
30、本专利技术将碳量子点的发光性能和多孔材料的富集作用相结合制备了具有高效催化性能的碳量子点/多孔碳复合材料，首先，加入特定的葡萄糖类化合物和酮类化合物对碳量子点进行功能基团修饰，使得复合材料和环烷酸废水更好的接触，进一步提高复合材料对环烷酸废水的催化效率；表面活性剂的光敏作用确保了碳量子点的检测性能；再者，以纤维素及其衍生物为原料制备的多孔碳不但可以富集污染物，它的表面还具有丰富的羟基，对高活性的纳米材料具有更稳定的配位作用，是回收催化剂的理想载体。纤维素基多孔碳负载碳量子点，既解决了碳量子容易聚集猝灭的问题，保证了后续检测的效果，还有利于复合材料对环烷酸废水的降解。除此之外，本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功能碳量子点，其特征在于，以葡萄糖类化合物、酮类化合物和表面活性剂制备得到的低共熔溶剂为前驱体，经水热法制备得到；
2.如权利要求1所述的功能碳量子点，其特征在于，所述葡萄糖类化合物为D-无水葡萄糖、L-葡萄糖、葡萄糖酸或葡萄糖胺中至少一种；和/或
3.如权利要求1或2所述的功能碳量子点，其特征在于，所述葡萄糖类化合物和酮类化合物的摩尔比为1:3～1:7；所述葡萄糖类化合物和酮类化合物的总量与表面活性剂的质量比为1:1～1:5。
4.如权利要求1～3任一项所述的功能碳量子点，其特征在于，所述低共熔溶剂的制备方法包括如下步骤：
5.一种权利要求1～4任一项所述的功能碳量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述低共熔溶剂加入无水乙醇中，混合均匀，于180℃～220℃水热反应10h～14h，得功能碳量子点溶液。
6.如权利要求5所述的功能碳量子点的制备方法，其特征在于，所述低共熔溶剂与无水乙醇的质量比为1:20～1:35。
7.一种功能碳量子点/多孔碳复合材料，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所
8.权利要求7所述的功能碳量子点/多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.如权利要求8所述的功能碳量子点/纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述纤维素原料包括羧甲基纤维素、甲基纤维素或微晶纤维素中至少一种；和/或
10.权利要求1～4任一项所述的功能碳量子点或权利要求7所述的功能碳量子点/多孔碳复合材料在催化降解环烷酸废水中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种功能碳量子点，其特征在于，以葡萄糖类化合物、酮类化合物和表面活性剂制备得到的低共熔溶剂为前驱体，经水热法制备得到；
2.如权利要求1所述的功能碳量子点，其特征在于，所述葡萄糖类化合物为d-无水葡萄糖、l-葡萄糖、葡萄糖酸或葡萄糖胺中至少一种；和/或
3.如权利要求1或2所述的功能碳量子点，其特征在于，所述葡萄糖类化合物和酮类化合物的摩尔比为1:3～1:7；所述葡萄糖类化合物和酮类化合物的总量与表面活性剂的质量比为1:1～1:5。
4.如权利要求1～3任一项所述的功能碳量子点，其特征在于，所述低共熔溶剂的制备方法包括如下步骤：
5.一种权利要求1～4任一项所述的功能碳量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述低共熔溶剂加入无水乙醇中，混合...
【专利技术属性】
技术研发人员：任红威，郑毅，李永丹，张若瑶，张秋雅，王梦雪，段二红，陈春茂，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
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