Ag/CNQDs/g-C3N4-PVDF可见光催化自清洁微滤膜的制备方法及用途技术

本发明专利技术公开了一种Ag/CNQDs/g

【技术实现步骤摘要】
Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF可见光催化自清洁微滤膜的制备方法及用途


[0001]本专利技术涉及一种Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF可见光催化自清洁微滤膜的制备方法及用途，属于清洁高效的材料合成


技术介绍

[0002]膜处理技术因其除污能力强、环保、高效、节能等优点，被认为是水分离净化的一种通用技术。然而，膜表面污染引起的跨膜压力升高和水通量下降已成为制约膜技术广泛应用的关键因素。此外，人类活动中出现的药物、内分泌干扰物等新兴污染物进入水环境中，由于这些微污染物具有微量、低分子量的特性，给膜技术也进一步带来了新的挑战。鉴于上述不足，膜表面涂覆、接枝等膜改性已成为提高膜过滤性能和防污性能的重要方法。目前，膜亲水性改性也是控制膜污染的常用方法。然而，膜的亲水改性只能提供一定程度的保护，防止污染物在膜表面吸附，但对以吸附沉积在膜表面的污染物无法降解。因此，开发与生物化学、电化学或催化相结合的多功能膜对克服膜工艺固有的局限性尤为重要。
[0003]光催化技术作为一种绿色、可持续的技术，对水环境中污染物的降解和矿化起着至关重要的作用。基于此，结合膜分离和光催化技术的光催化复合膜的法成为该领域最具吸引力的研究课题之一。光催化膜可通过将光催化剂固定在膜表面或基板上获得。光催化剂产生的自由基在可见光照射下具有较强的氧化能力，能将膜表面附着的有机污染物原位降解甚至矿化。与传统的光催化反应相比，光催化膜结合了物理分离和化学去污的优点，在较低的工作压力下协同去除痕量污染物。因此，该系统能有效地控制光催化膜的污染。此外，该光催化膜还解决了光催化剂的回收问题，防止了纳米颗粒浸出到环境造成的二次污染。
[0004]许多半导体材料，如CdS、TiO2、ZnO等，已被用作光催化剂广泛应用。然而，传统的光催化剂通常需要紫外光驱动，对可见光的利用较差。近年来，g
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C3N4作为一种可见光诱导光催化剂，因其资源丰富、稳定性好、带隙位置合适而受到广泛研究。但g
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C3N4仍存在载流子复合率高，吸附位点稀疏，带隙结构宽，使得光催化性能达不到预期。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF可见光催化自清洁微滤膜的制备方法及用途，本专利技术制备方法操作简单，成本低廉，绿色环保，易于大规模化生产；得到的Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF光催化自清洁微滤膜具有丰富的孔隙结构，且光催化剂在基膜上分布均匀，该复合膜具有良好的光催化性能和自清洁性能，在光催化、废水处理、杀菌消毒、膜污染控制技术等领域有应用价值。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF可见光催化自清洁微滤膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)合成Ag/CNQDs/g
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C3N4复合材料：采用微波辅助热共聚法制备CNQDs/g
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C3N4复
合材料，再通过化学还原法制备Ag/CNQDs/g
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C3N4复合材料；
[0009](2)Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF可见光催化自清洁微滤膜的制备：采用简单的真空过滤
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交联法将Ag/CNQDs/g
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C3N4复合材料组装在PVDF膜基板表面，合成Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF光催化自清洁微滤膜，包括如下步骤：
[0010]21)将Ag/CNQDs/g
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C3N4加入异丙醇(IPA)和H2O混合液中，混匀，得悬浮溶液；
[0011]22)将PVDF膜置于布氏漏斗中，并倒入步骤21)中所得悬浮溶液，在
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0.3Mpa～
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0.1Mpa的压力下减压过滤，使Ag/CNQDs/g
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C3N4均匀负载于基膜上；减压过滤的压力优选为
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0.1Mpa，这样可更好地兼顾速率和附着的均匀性；
[0012]23)再分别依次将质量浓度为20～30wt％的聚乙二醇水(PEG)溶液和质量浓度为20～30wt％的1,5
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戊二醛水(GA)溶液作为交联剂倒入布氏漏斗中，在
‑
0.3Mpa～
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0.1Mpa的压力下减压过滤，使催化剂与基膜之间发生交联，其中，PEG溶液与GA溶液的体积比为1：(0.9～1.1)；
[0013]24)将步骤23)所得的复合膜置于干燥箱中，30
±
5℃鼓风至风干，即得到Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF光催化自清洁微滤膜。
[0014]上述步骤(2)中，采用简单的真空过滤
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交联法将光催化剂粉末组装在PVDF膜基板表面，合成Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF可见光催化自清洁微滤膜。通过减压过滤组装和交联作用，使Ag/CNQDs/g
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C3N4催化剂和PVDF膜之间实现了较好的复合。而且该方法操作简单，环保绿色，易于大规模化生产，同时合成出的复合膜能够保持较高的光催化活性和光催化自清洁性能，为自清洁复合膜的合成提供了有效的途径，在光催化、废水处理、杀菌消毒膜污染控制技术等领域均具有应用价值。
[0015]上述方法制得的Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF可见光催化自清洁微滤膜，由于高光催化活性Ag/CNQDs/g
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C3N4复合材料的引入，使得该复合膜兼具微孔过滤性能、光催化降解污染性能及光催化膜污染自清洁性能，将Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF应用于光催化氧化降解抗生素(诺氟沙星)体系中，可实现水中有机污染物的高效去除。此外，采用四级过滤系统考察Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF光催化自清洁微滤膜的自清洁性能，在受到有机物(牛血清蛋白)严重污染后，在可见光照射下，Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF体现出了良好的自清洁性能。
[0016]g
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C3N4量子点(CNQDs，小于10nm)具有独特的量子效应和上转换性能，有利于提高可见光的利用率；由于材料的性能与其微观结构密切相关，催化剂之间的多级结构和耦合有利于增加污染物的活性位点和扩大接触面积，将CNQDs与g
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C3N4复合形成0D
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2DCNQDs/g
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C3N4均相异质结，该同质异质结结构增强了复合材料的光催化性能，促进了载流子的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF可见光催化自清洁微滤膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)合成Ag/CNQDs/g
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C3N4复合材料：采用微波辅助热共聚法制备CNQDs/g
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C3N4复合材料，再通过化学还原法制备Ag/CNQDs/g
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C3N4复合材料；(2)Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF可见光催化自清洁微滤膜的制备：采用真空过滤
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交联法将Ag/CNQDs/g
‑
C3N4复合材料组装在PVDF膜基板表面，合成Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF光催化自清洁微滤膜，包括如下步骤：21)将Ag/CNQDs/g
‑
C3N4加入异丙醇和H2O混合液中，混匀，得悬浮溶液；22)将PVDF膜置于布氏漏斗中，并倒入步骤21)中所得悬浮溶液，在
‑
0.3Mpa～
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0.1Mpa的压力下减压过滤，使Ag/CNQDs/g
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C3N4均匀负载于基膜上；23)再分别依次将质量浓度为20～30wt％的聚乙二醇水溶液和质量浓度为20～30wt％的1,5
‑
戊二醛水溶液作为交联剂倒入布氏漏斗中，在
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0.3Mpa～
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0.1Mpa的压力下减压过滤，使催化剂与基膜之间发生交联，其中，PEG水溶液与GA水溶液的体积比为1：(0.9～1.1)；24)将步骤23)所得的复合膜置于干燥箱中，30
±
5℃鼓风至风干，即得到Ag/CNQDs/g
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C3N4‑
PVDF光催化自清洁微滤膜。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，采用微波辅助热共聚法制备CNQDs/g
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C3N4复合材料：将CNQDs原液与尿素溶液混合，得混合液，混合液中CNQDs的质量含量为4～6％；将混合液在功率为600～800W的微波下辐照3～5min，再在马弗炉中于500～600℃下热聚合反应2.5～3.5h，得CNQDs/g
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C3N4复合材料；其中，CNQDs原液与尿素溶液的体积比为1：(35～45)，尿素溶液的质量浓度为0.4～0.6g/mL。3.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天一，史载锋，李晨，张大帅，张妍，刘金瑞，
申请(专利权)人：海南师范大学，
类型：发明
国别省市：