一种杂原子掺杂的水溶性碳量子点在光催化剂上的应用制造技术

技术编号:8794174 阅读:517 留言:0更新日期:2013-06-13 01:00
本发明专利技术描述了杂原子掺杂的水溶性碳量子点作为新型高效光催化剂的用途。所述的各种杂原子掺杂的水溶性碳量子点含有N、S、Si、Se、P、As、Ge、Gd、B、Sb、Te等杂原子中的一种或几种,其吸收光谱波长在300~850nm的范围内。研究中发现这些杂原子掺杂的水溶性碳量子点在太阳光的照射下不仅能够高效的催化降解环境中的有机污染物,而且还能够高效的光解水制备氢气,在环境和能源领域巨大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可用作新型高效光催化剂的杂原子掺杂的水溶性碳量子点在催化降解环境中的有机污染物和光解水制备氢气领域中的应用。
技术介绍
能源危机和环境恶化是当前人类社会面临的两个重大问题。许多环境问题都源于能源的生产利用过程,因此开发和利用清洁无污染的新能源不仅有利于消除能源危机,而且有利于防止环境恶化。太阳能与其它能源相比有储量大,可持续,清洁无污染等特点,有效地利用太阳能是解决能源问题与环境问题最完美的方法之一。光催化技术,作为一种极具前景的利用太阳能的手段,也成为了人们关注的焦点。光催化技术有着诱人的前景,首先,能利用太阳光可使水分解产生H2从而有效地解决能源危机。其次,在常温常压下,可以将水、空气中有机污染物完全氧化成CO2和H2O等无害产物。虽然在过去的几十年中,众多科学家在该领域都做了大量工作,但其大规模的工业化应用尚需时日,如何设计合成高效的光催化剂一直是热门和前沿课题。碳元素是地球上所有已知生命的基础。由于其具有多样的电子轨道特性(sp1、sp2、sp3),因此形成许多结构和性质奇特的物质。碳量子点是碳纳米材料家族中的新成员,具有发光可调、荧光量子效率高、抗光漂白性能好、生物相容性好、无毒性、易于功能化、能够高产率制备等特性,有望在光电子器件、纳米催化剂、生物分析、荧光成像和光热治疗癌症等
显示其广阔的应用前景[Angew.Chem.1nt.Ed, 2010, 49,6726-6244; Chem.Comm.2012,48.3686-3705 ;]。目前,水溶性碳量子点用作光催化剂的研究尚属起步阶段,无杂原子掺杂的碳量子点需要吸附在如氧化铁、氧化钛、氧化锌等载体上才能用作光催化剂[J.Mater.Chem.,2012,22,24230-24253]。因此,尚需开展大量的研究工作以促进碳量子点在高效光催化剂中的实际应用,其中包括水溶性碳量子点的宏量制备。最近的研究表明,N、S掺杂的石墨[Angew.Chem.1nt.Ed.2012,46,11496-11500]和富含氮的聚合物g-C3N4 [Nat.Mater, 2009,8, 76-80]均显示出很强的催化性能。因此,探索开发基于杂原子掺杂的水溶性碳量子点的宏量制备用作高效光催化剂对解决能源危机和环境污染两个重大问题都具有及其重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种杂原子掺杂的水溶性碳量子点作为新型光催化剂在降解有机污染物中的应用。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种杂原子掺杂的水溶性碳量子点作为新型光催化剂在裂解水制备氢气中的应用。本专利技术所述的杂原子掺杂的水溶性碳量子点,其制备方法包括如下步骤:I)向共轭聚合物中加入0.01 1000倍共轭聚合物质量、O IM的酸或碱的水溶液,混合均匀,得到反应液;2)将反应液加热到100°C 500°C,反应I 48小时;3)反应完后自然冷却,收集反应液,分离提纯,得到杂原子掺杂的水溶性碳量子点。优选地,所述共轭聚合物选自具有以下结构式的共轭聚合物中的一种或多种:本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种杂原子掺杂的水溶性碳量子点作为新型光催化剂在降解有机污染物中的应用。

【技术特征摘要】
1.一种杂原子掺杂的水溶性碳量子点作为新型光催化剂在降解有机污染物中的应用。2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,包括如下步骤:将浓度为5 1000mg/mL的杂原子掺杂的水溶性碳量子点溶液2mL和有机污染物按照体积比1:10 50混合均匀,搅拌I 5个小时,然后用氙灯光照,波长为400 800nm照射,能量为300 1500mW/cm2。3.根据权利2所述的应用,其特征在于:所述有机污染物包括甲醛、甲醛同系物、乙醛、乙醛同系物、苯、苯同系物或残留在工业废水中的有机染料。4.根据权利3所述的应用,其特征在于:所述有机...

【专利技术属性】
技术研发人员:葛介超汪鹏飞蓝敏焕刘卫敏
申请(专利权)人:中国科学院理化技术研究所
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1