水熱合成CdSe 量子點(diǎn)光催化劑的制備方法及其應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及水熱合成CdSe量子點(diǎn)光催化劑的制備方法及其應(yīng)用，屬于環(huán)境材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)包括NaHSe前驅(qū)體的制備，去離子水磁力攪拌下通氮?dú)獬鯕猓缓蠹尤肱饸浠c和硒粉，得到NaHSe前驅(qū)體溶液；還包括CdSe量子點(diǎn)光催化劑的制備，是在離子水中加入氯化鎘和穩(wěn)定劑，充分?jǐn)嚢韬笥脷溲趸c調(diào)節(jié)溶液的pH值。然后將上述制備的NaHSe前驅(qū)體溶液通氮?dú)獬鯕猓芤河蔁o色變成橙黃色后，將溶液倒入到高壓反應(yīng)釜中加熱、冷卻、離心，洗滌并真空干燥，得到CdSe量子點(diǎn)光催化劑。其優(yōu)點(diǎn)為按照本發(fā)明專利技術(shù)所述的制備方法得到的CdSe量子點(diǎn)光催化劑，能夠有效利用紫外光在抗生素廢水中降解頭孢氨芐抗生素。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)涉及水熱合成CdSe量子點(diǎn)光催化劑的制備方法及其應(yīng)用，屬于環(huán)境材料制備
。本專利技術(shù)包括NaHSe前驅(qū)體的制備，去離子水磁力攪拌下通氮?dú)獬鯕猓缓蠹尤肱饸浠c和硒粉，得到NaHSe前驅(qū)體溶液；還包括CdSe量子點(diǎn)光催化劑的制備，是在離子水中加入氯化鎘和穩(wěn)定劑，充分?jǐn)嚢韬笥脷溲趸c調(diào)節(jié)溶液的pH值。然后將上述制備的NaHSe前驅(qū)體溶液通氮?dú)獬鯕猓芤河蔁o色變成橙黃色后，將溶液倒入到高壓反應(yīng)釜中加熱、冷卻、離心，洗滌并真空干燥，得到CdSe量子點(diǎn)光催化劑。其優(yōu)點(diǎn)為按照本專利技術(shù)所述的制備方法得到的CdSe量子點(diǎn)光催化劑，能夠有效利用紫外光在抗生素廢水中降解頭孢氨芐抗生素。【專利說明】水熱合成CdSe量子點(diǎn)光催化劑的制備方法及其應(yīng)用
本專利技術(shù)屬于環(huán)境材料制備
，涉及水熱合成CdSe量子點(diǎn)光催化劑的制備 方法及其應(yīng)用。
技術(shù)介紹
抗生素(Antibiotics)是由某些微生物或動(dòng)植物產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，能抑制微生物 和其他細(xì)胞增殖的物質(zhì)，廣泛用于治療各種細(xì)菌感染或抑制致病微生物感染的藥物。由于 抗生素藥物的不合理利用，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了較大的危害，以頭孢氨芐為例，許多研究報(bào)告表明 抗生素已廣泛存在土壤、地表水、地下水、沉積物、城市污水以及動(dòng)物排泄物氧化塘中。因 此，消除環(huán)境中抗生素殘留帶來的環(huán)境污染和食物鏈產(chǎn)品安全等問題已是科研工作者迫切 需要解決的重大問題。量子點(diǎn)(Quantum dots, QDs)也稱納米晶，即半徑小于或接近于激子玻爾半徑的 半導(dǎo)體納米晶粒，一般是i1-v1、ii1-v族窄禁帶的納米半導(dǎo)體顆粒，具有尺寸小，表面積大 等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)QDs表面的鍵態(tài)和電子態(tài)與顆粒內(nèi)部不同，表面原子配位不全等導(dǎo)致表面活 性增加，使之具備作為催化劑的基本條件。此外，隨著QDs粒徑的減小，表面光滑程度變差， 形成凹凸不平的原子臺(tái)階，極大地增加了化學(xué)反應(yīng)的接觸面。納米級(jí)半導(dǎo)體粒子表面 積的提高，使比表面積對(duì)反應(yīng)速率的約束減小，表面缺陷和活性中心增加。同時(shí)，量子尺寸 效應(yīng)使其導(dǎo)帶和價(jià)帶能級(jí)變得更為分立，電子與空穴復(fù)合幾率降低，這些特征都有利于提 高QDs催化活性。因此，以半導(dǎo)體量子點(diǎn)具有尺寸分布窄、結(jié)晶性好、光穩(wěn)定性好、表面性質(zhì) 可控等優(yōu)點(diǎn)，選擇半導(dǎo)體量子點(diǎn)作為光催化材料來處理環(huán)境中的廢水是一種比較理想的材 料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)以水熱法為技術(shù)手段，制備出CdSe量子點(diǎn)光催化劑。本專利技術(shù)按以下步驟進(jìn)行:(I)NaHSe前驅(qū)體的制備:取20mL三頸圓底燒瓶，磁力攪拌下通氮?dú)獬鯕夂蠹尤肱饸浠c和硒粉，硼氫化鈉和 硒粉的摩爾比為(0.0005、.01):(0.0005、.002)，迅速加入去離子水密封攪拌，去離子水 與硼氫化鈉的比為(I飛):(0.0005、.01) mL/mol，其間一直通氮?dú)猓磻?yīng)由渾濁變澄清，制 得澄清的NaHSe前驅(qū)體溶液備用。(2) CdSe量子點(diǎn)光催化劑的制備:在小燒杯中加入去離子水，去離子水與硼氫化鈉的比為(1(T30):(0.0005、.01) mL/mol，通氮?dú)獬鯕夂蠹尤腈k源，鎘源與硼氫化鈉的摩爾比為(0.0001、.0004): (0.0005、.01)，攪拌至完全溶解后加入穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑與硼氫化鈉的摩爾比為(0.0003、.00065): (0.0005、.01)，充分?jǐn)嚢韬笥胠mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的PH =7?11，然后將制備的新鮮的NaHSe前驅(qū)體溶液迅速的倒入到小燒杯中，繼續(xù)氮?dú)獬鯕獯?溶液由無色變橙黃色后，倒入50mL高壓反應(yīng)釜中加熱40分鐘，取出自然冷卻。將冷卻后的 溶液離心，洗滌并放入真空干燥箱中烘干，得到CdSe量子點(diǎn)光催化劑。在本專利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選例中，所述的穩(wěn)定劑為L(zhǎng)-鹽酸半胱氨酸，硫代蘋果酸，巰基 乙酸，巰基丙酸，檸檬酸鈉。在本專利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選例中，所用的鎘源為氯化鎘，碳酸鎘，硝酸鎘，硫酸鎘。在本專利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選例中，所述的高壓反應(yīng)釜中加熱溫度為120_200°C。按照本專利技術(shù)所述的制備方法得到的CdSe量子點(diǎn)光催化劑，在抗生素廢水中降解 頭孢氨芐抗生素的應(yīng)用。光催化活性評(píng)價(jià):在Dff-Ol型光化學(xué)反應(yīng)儀(購自揚(yáng)州大學(xué)教學(xué)儀器廠)中進(jìn)行， 紫外光燈照射，將IOOmL頭孢氨芐模擬廢水加入反應(yīng)器中并測(cè)定其初始值，然后加入復(fù)合 光催化劑，磁力攪拌并開啟曝氣裝置通入空氣保持催化劑處于懸浮或飄浮狀態(tài)，光照過程 中間隔IOmin取樣分析，離心分離后取上層清液在分光光度計(jì)Xmax=262nm處測(cè)定吸光度， 并通過公式:DR=[ (A0-Ai) /AJ X 100%算出降解率，其中A0為達(dá)到吸附平衡時(shí)四環(huán)素溶液 的吸光度，Ai為定時(shí)取樣測(cè)定的頭孢氨芐溶液的吸光度。本專利技術(shù)中所用的L-鹽酸半胱氨酸，硫代蘋果酸，巰基乙酸，巰基丙酸，檸檬酸鈉， 氯化鎘，碳酸鎘，硝酸鎘，硫酸鎘，硒粉，硼氫化鈉均為分析純，購于國(guó)藥化學(xué)試劑有限公 司；頭孢氨芐抗生素為標(biāo)品，購于上海順勃生物工程有限公司。有益效果本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了以半導(dǎo)體量子點(diǎn)為催化劑降解抗生素廢水的目的。半導(dǎo)體材料作為光催 化劑，紫外光作為激發(fā)，通過與污染物分子的界面相互作用實(shí)現(xiàn)特殊的催化或轉(zhuǎn)化效應(yīng)，使 周圍的氧氣及水分子激發(fā)成極具氧化力的自由負(fù)離子，從而達(dá)到降解環(huán)境中有害有機(jī)物質(zhì) 的目的，該方法不會(huì)造成資源浪費(fèi)與附加污染的形成，且操作簡(jiǎn)便，是一種綠色環(huán)保的高效 處理技術(shù)。【專利附圖】【附圖說明】圖1不同鎘源的CdSe量子點(diǎn)X射線衍射圖(XRD)，從圖中可以明顯的看出CdSe 量子點(diǎn)的3個(gè)主要特征衍射峰。圖2 CdSe量子點(diǎn)高分辨透射電鏡圖(HRTEM)，高分辨透射電鏡圖充分證明了 XRD 的三個(gè)衍射峰。圖3頭孢氨芐降解的高效液相色譜圖(HPLC)，從圖中可以直觀的看出頭孢氨芐 的降解過程。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1:(I)NaHSe前驅(qū)體的制備:取20mL三頸圓底燒瓶，磁力攪拌下通氮?dú)獬鯕夂蠹尤?.0005mol硼氫化鈉和 0.0005mol硒粉，迅速加入ImL去離子水密封攪拌，其間一直通氮?dú)猓磻?yīng)由渾濁變澄清， 制得澄清的NaHSe前驅(qū)體溶液備用。⑵CdSe量子點(diǎn)光催化劑的制備:在小燒杯中加入IOmL去離子水，通氮?dú)獬鯕夂蠹尤耄瑪嚢柚镣耆芙夂蠹尤?0.0OOlmol氯化鎘和0.0003mol L-鹽酸半胱氨酸,充分?jǐn)嚢韬笥胠mol/L的氫氧化鈉溶液 調(diào)節(jié)溶液的PH=10。然后將制備的新鮮的NaHSe前驅(qū)體溶液迅速的倒入到小燒杯中，繼續(xù)氮 氣除氧氣待溶液由無色變橙黃色后，倒入50mL高壓反應(yīng)釜中160°C加熱40分鐘，取出自然 冷卻。將冷卻后的溶液離心，洗滌并放入真空干燥箱中烘干，得到CdSe量子點(diǎn)光催化劑。(3)取(2)中樣品在光化學(xué)反應(yīng)儀中進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，測(cè)得該光催化劑對(duì)頭 孢氨芐抗生素的降解率在60min內(nèi)達(dá)到56.23%。實(shí)施例2:按實(shí)施例1中的步驟，不同的是(I)中磁力攪拌下通氮?dú)獬鯕夂蠹尤?.0lmol硼氫 化鈉和0.00075mol硒粉，迅速加入5mL去離子水密封攪拌，其間一直通氮?dú)猓磻?yīng)由渾濁 變澄清，制得澄清的NaHSe前驅(qū)體溶液備用。⑵CdSe量子點(diǎn)光催化劑的制備:在小燒杯中加入30mL去離子水，通氮?dú)獬鯕夂蠹尤耄瑪嚢柚帘疚臋n來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
水熱合成CdSe?量子點(diǎn)光催化劑的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：(1)NaHSe前驅(qū)體的制備：取20mL?三頸圓底燒瓶，磁力攪拌下通氮?dú)獬鯕夂蠹尤肱饸浠c和硒粉，硼氫化鈉和硒粉的摩爾比為（0.0005~0.01）：（0.0005~0.002），迅速加入去離子水密封攪拌，去離子水與硼氫化鈉的比為（1~5）：（0.0005~0.01）mL/mol，其間一直通氮?dú)猓磻?yīng)由渾濁變澄清，制得澄清的NaHSe前驅(qū)體溶液備用；(2)CdSe量子點(diǎn)光催化劑的制備：在小燒杯中加入去離子水，去離子水與硼氫化鈉的比為（10~30）：（0.0005~0.01）mL/mol，通氮?dú)獬鯕夂蠹尤腈k源，鎘源與硼氫化鈉的摩爾比為（0.0001~0.0004）：（0.0005~0.01），攪拌至完全溶解后加入穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑與硼氫化鈉的摩爾比為（0.0003~0.00065）：（0.0005~0.01），充分?jǐn)嚢韬笥?mol/L?的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH?=7~11，然后將制備的新鮮的NaHSe前驅(qū)體溶液迅速的倒入到小燒杯中，繼續(xù)氮?dú)獬鯕獯芤河蔁o色變橙黃色后，倒入50mL高壓反應(yīng)釜中加熱40分鐘，取出自然冷卻，將冷卻后的溶液離心，洗滌并放入真空干燥箱中烘干，得到CdSe量子點(diǎn)光催化劑。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉馨琳，閆永勝，姚冠新，馬長(zhǎng)暢，湯艷峰，吳易霖，吳宇霆，霍鵬偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：