一种具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂及其制备方法与应用。该方法包括；将柠檬酸和乙二胺加入水中，水热反应，透析，得到CQDs溶液；将Bi(NO3)3·

【技术实现步骤摘要】
一种具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及光催化抗菌材料领域，具体涉及一种具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着城市化进程的不断推进，水体污染等环境问题日益严峻。水体中大量肆意滋生的病原微生物对人类健康构成了巨大威胁。迫切需要开发高效的消毒技术，杀灭其中滋生的病原微生物。半导体光催化消毒技术已经引起了人们极大兴趣。它依赖于天然、丰富和可持续的太阳能。通过半导体在太阳能照射下产生的光生电子空穴等活性物种对细菌细胞结构造成氧化损伤，使病原微生物失活。与传统消毒技术如UV辐照，臭氧化和氯化相比，半导体光催化技术具有高效、经济、绿色，无二次污染等优点，因此被认为是一种可持续发展的环境处理技术。
[0003]传统的光催化材料如TiO2、ZnO等宽带隙半导体因其具有较高的光生载流子氧化还原能力而被认为是有效的光催化抗菌剂，但其仅对太阳光中的紫外光产生响应，而紫外光在仅占太阳光的4％，导致对太阳光的利用效率低。传统BiOI虽然对可见光有良好的吸收，但其光生载流子复合率高的不足，虽然将具有良好的导电性能和电子捕获能力的CQDs与其进行复合可以有效抑制光生电子空穴对重组，提升光生电子空穴对的分离效率，然而BiOI因为比表面积相对较小提供更多的活性位点有限，同时带隙过窄，产生光生载流子氧化还原能力弱，不利于实际水体污染消毒。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术通过水热法制备了CQDs/Bi7O9I3复合光催化抗菌剂，克服了传统抗生素产生的容易耐药性问题，将电子空穴复合率高的半导体与具有接收电子能力的CQDs进行复合，解决电子空穴重复率高的问题。该方法制备的催化剂对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)和革兰氏阳性菌(金葡球菌)均具有高效的可见光催化抗菌活性。该制备方法操作简单，成本低，制备出来的材料结构稳定，具有一定的适用性。
[0006]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
[0007]本专利技术提供的具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)CQDs的制备：将柠檬酸和乙二胺加入去离子水中，混合均匀(优选搅拌10min)，得到混合溶液；将所述混合溶液转移到高压反应釜中升温进行水热反应，得到反应液；将所述反应液转移至透析袋中，进行透析处理，得到CQDs溶液；
[0009](2)Bi7O9I3催化剂的制备：在水浴加热的状态下将Bi(NO3)3·
5H2O加入乙二醇(EG)
中，加热搅拌溶解至其完全溶解，然后加入KI(碘化钾)，混合均匀(优选搅拌30min)，得到混合液；调节所述混合液的pH为碱性，搅拌处理，离心取沉淀，洗涤，烘干，得到Bi7O9I3催化剂(黄色产物)；
[0010](3)CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂的制备：将步骤(2)所述Bi7O9I3催化剂加入去离子水中，分散均匀(优选搅拌和超声分散，时间为1h确保催化剂在水中分散均匀)，然后加入步骤(1)所述CQDs溶液，分散均匀，得到混合物；将所述混合物转入到高压反应釜中升温进行水热反应，过滤取沉淀，洗涤，烘干，得到所述具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂。
[0011]进一步地，步骤(1)所述柠檬酸与水的质量体积比为1
‑
1.1g：10mL。
[0012]优选地，步骤(1)所述柠檬酸与水的质量体积比为1.0507g：10mL。
[0013]进一步地，步骤(1)所述乙二胺与水的体积比为300
‑
370μL：10mL。
[0014]优选地，步骤(1)所述乙二胺与水的体积比为335μL：10mL。
[0015]进一步地，步骤(1)所述水热反应的温度为195
‑
205℃，水热反应的时间为4
‑
6h。
[0016]优选地，步骤(1)所述水热反应的温度为200℃，水热反应的时间为5h。
[0017]进一步地，步骤(1)所述透析袋的截留分子量为3500；所述透析处理的时间为20
‑
28h。
[0018]优选地，步骤(1)所述透析处理的时间为24h。
[0019]进一步地，步骤(1)所述CQDs溶液的浓度为0.5
‑
1.5mg/mL。
[0020]优选地，步骤(1)所述CQDs溶液的浓度为1mg/mL。
[0021]进一步地，步骤(2)所述Bi(NO3)3·
5H2O与乙二醇的摩尔体积比为4
‑
6mmol：50mL。
[0022]优选地，步骤(2)所述Bi(NO3)3·
5H2O与乙二醇的摩尔体积比为5mmol：50mL。
[0023]进一步地，步骤(2)所述加热搅拌溶解的温度为30
‑
50℃。
[0024]优选地，步骤(2)所述加热搅拌溶解的温度为40℃。
[0025]进一步地，步骤(2)所述KI与乙二醇的摩尔体积比为8
‑
12mmol：50mL。
[0026]优选地，步骤(2)所述KI与乙二醇的摩尔体积比为10mmol：50mL。
[0027]进一步地，步骤(2)中，使用氢氧化钠溶液调节所述混合液的pH值为7.0
‑
13.0。
[0028]优选地，步骤(2)中，使用氢氧化钠溶液调节所述混合液的pH值为10.0。
[0029]进一步地，步骤(2)所述搅拌处理的时间为0.5
‑
1.5h。
[0030]优选地，步骤(2)所述搅拌处理的时间为1h。
[0031]优选地，步骤(2)所述洗涤为分别用去离子水和乙醇漂洗。进一步优选地，分别用去离子水和乙醇漂洗3次。
[0032]进一步地，步骤(3)所述Bi7O9I3催化剂与水的质量体积比为50
‑
150mg：20mL。
[0033]优选地，步骤(3)所述Bi7O9I3催化剂与水的质量体积比为100mg：20mL。
[0034]进一步地，步骤(3)所述CQDs溶液与水的体积比为0.1
‑
2:20。
[0035]进一步地，步骤(3)所述水热反应的温度为120
‑
160℃，水热反应的时间为3
‑
5h。
[0036]优选地，步骤(3)所述水热反应的温度为140℃。
[0037]优选地，步骤(3)所述洗涤为分别用去离子水和乙醇漂洗。进一步优选地，分别用去离子水和乙醇漂洗3次。
[0038]进一步地，步骤(2)和步骤(3)所述烘干的温度均为50
‑
80℃。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将柠檬酸和乙二胺加入水中，混合均匀，得到混合溶液；将所述混合溶液升温进行水热反应，得到反应液；将所述反应液转移至透析袋中，进行透析处理，得到CQDs溶液；(2)将Bi(NO3)3·
5H2O加入乙二醇中，加热搅拌溶解，然后加入KI，混合均匀，得到混合液；调节所述混合液的pH为碱性，搅拌处理，离心取沉淀，洗涤，烘干，得到Bi7O9I3催化剂；(3)将步骤(2)所述Bi7O9I3催化剂加入水中，分散均匀，然后加入步骤(1)所述CQDs溶液，分散均匀，得到混合物；将所述混合物升温进行水热反应，过滤取沉淀，洗涤，烘干，得到所述具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述柠檬酸与水的质量体积比为1
‑
1.1g：10mL；步骤(1)所述乙二胺与水的体积比为300
‑
370μL：10mL。3.根据权利要求1所述的具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述水热反应的温度为195
‑
205℃，水热反应的时间为4
‑
6h；步骤(1)所述透析袋的截留分子量为3500；所述透析处理的时间为20
‑
28h。4.根据权利要求1所述的具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述CQDs溶液的浓度为0.5
‑
1.5mg/mL。5.根据权利要求1所述的具有可见光抗菌性能的CQDs/Bi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟德，钟庆，吴昊，孟飞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：