【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂，尤其涉及一种ncds/wox类芬顿光催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、20世纪中叶以来，工业化的快速发展伴随着日益严重的环境问题，有毒物质的不断释放导致越来越多的新兴污染物被发现，例如，染料、持久性有机污染物、抗生素等，这些污染物可以存在于土壤、地表水、地下水、饮用水中，并且可以通过食物链进入人体。因此，开发先进、环保、低成本、高效率的废水资源化技术势在必行。
2、目前，芬顿法作为高级氧化工艺(aops)之一，在工业废水、生活污水和垃圾渗滤液等方面得到了有效的应用。然而芬顿法生成的·oh的寿命有限，会随着反应时间的增加而迅速减弱；fe2+离子的循环缓慢导致h2o2的利用率低，并且容易形成难以处理的铁泥，造成二次污染。芬顿反应的活性受溶液ph的限制，通常情况下，只有在ph为2-4范围内进行才能产生最大量的活性物质，达到最佳的催化性能。因此在利用固体催化剂代替可溶性fe(ii)或fe(iii)基础上，将光催化技术与芬顿技术相结合构建类芬顿光催化体系，两种高级氧化工艺之间建立协同效应，可以进一步加速污染物降解。
3、wo3具有相对较窄的带隙(2.4-2.8ev)、合适的电子扩散距离(～150nm)、良好的电子迁移率(～12cm2·v-1·s-1)、来源广、毒性低等优点。但是，纯wo3只能吸收部分可见光(约λ<500nm)，在光催化芬顿反应体系中不能很好地发挥氧化还原作用，而在wo3中引入适当的氧空位可以在内表面形成不对称的电荷分布，诱导局域电场形成，有效地抑制光催化剂表面电子
4、碳点(carbon dots,cds)是碳族中一类新的零维纳米材料，具有快速的光诱导电子转移特性、优良的电子存储能力、低毒性和上转换发光的优点备受关注。cds传统上是由不可再生资源生产的，如煤、抗坏血酸、柠檬酸、硫脲、甲酸、丙二酸、乳酸和反丁烯二酸、乙酸和十八烯酸。近年来，生物质废弃物(农业废弃物、餐厨废弃物、城市固体废弃物等)被认为是一种很好的碳源，利用天然产物制备cds往往可以简单掺杂生物质产物中天然存在的杂原子。但是，从天然生物质中提炼它们的过程非常繁琐，通常采用水热碳化法提取碳点，但是其面临的主要问题之一是产率低，因为水热处理产生大量水热炭作为主要副产物，并且液体中碳点的产量非常低。采用低温热解加碱性氧化的方法不仅可以有效地改善传统水热碳化法所面临的低产率和副产品过多等问题，还可以赋予碳点表面更多的官能团，提高碳点的量子产率。
5、因此如何提供一种将cds与wox结合应用在类芬顿体系中的方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种ncds/wox类芬顿光催化剂及其制备方法与应用。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种ncds/wox类芬顿光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、将生物炭利用碱性氧化法制备得到ncds后，再将所述ncds与wcl6醇溶液混合，利用微波水热法制备得到所述ncds/wox类芬顿光催化剂。
5、有益效果：本专利技术制备的ncds/wox类芬顿光催化剂具有优异的氧化性能，所选用的wox可以在半导体表面上产生表面等离子共振效应，其连续诱导的热电子可以活化反应物的反应势垒，ncds具有强的光吸收能力、上转换光致发光特性，两者相结合使得wox吸收波长从458nm增加到596nm，能带间隙从2.78ev缩小至2.38ev，扩大wox吸收光范围，加快wox电子转移，促进w6+/w5+之间的转化。wox中同时存在w6+/w5+，避免了传统非均相芬顿体系产生铁泥的问题。
6、优选的，所述生物炭为以柚子皮或虾壳为生物质原料，再利用热解法制备得到。
7、更为优选的，所述生物炭的具体制备方法包括以下步骤：
8、将废弃的柚子皮或虾壳在80℃～100℃下烘干后打碎，然后于180～250℃下热解120～300min，即得到所述生物炭。
9、有益效果：本专利技术制备碳点的原料采用废弃柚子皮或虾壳，不仅为ncds的合成提供了大量的c、h、o和n元素，而且将废弃物转化为高附加值产品，实现了高效处置固体废弃物和缓解日益恶化的环境、资源和能源危机的双重目标。
10、优选的，所述碱性氧化法具体包括以下步骤：
11、将生物炭与碱性溶剂混合后，超声条件下滴加双氧水并进行搅拌，再经过滤、调节ph、透析、真空干燥，得到ncds。
12、优选的，所述碱性溶剂的浓度为0.2～0.5mol·l-1，包括氢氧化钠溶液、氨水、乙二胺溶液、三乙胺溶液、叔丁胺溶液、十二烷基胺溶液中的一种。
13、优选的，所述双氧水的浓度为30wt％，所述滴加的速度为5～15s/滴。
14、所述搅拌的时间为12～48h。所述调节ph为调节ph至7～9，具体利用hcl、hno3、h2so4任一种酸溶液进行调节。
15、更为优选的，所述过滤的滤膜直径为0.22～0.45μm。
16、优选的，所述超声的功率为200w，时间为5-20min，温度为25℃。
17、优选的，所述透析使用的透析袋截止分子量为1000～3000da，时间为2～5天。
18、有益效果：此外，本专利技术采用热解法和碱性氧化法制备得到碳点，碳点的形貌近似球状，粒径在5～9nm，在365nm下发出蓝光。在碱性条件下，适量h2o2的加入可以解离出过氧羟自由基(hoo·)，使得生物炭中共轭双键、羰基和醌结构被破坏，引入羧基，不仅赋予ncds高水溶性和pl量子性质，而且相对传统从水热产物的悬浮液获得碳点的制备方法，本专利技术中的产率从0.5～3％提高到20～40％(基于生物炭)，大大提高了碳点的产率，有利于大规模合成。
19、优选的，所述微波水热法具体包括以下步骤：
20、将所述ncds与wcl6醇溶液混合分散后微波加热，然后经冷却、洗涤、干燥，得到所述ncds/wox类芬顿光催化剂。
21、优选的，所述ncds与wcl6的质量比为(0.03～0.15):1。
22、所述wcl6醇溶液中wcl6与溶剂的质量体积比为100mg：(15～40)ml。
23、优选的，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丙醇、丙二醇、乙二醇、正己醇、戊醇和正辛醇中的一种。
24、所述分散为进行超声分散，所述超声分散的功率为200w，时间为30min～90min。
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【技术保护点】
1.一种NCDs/WOx类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种NCDs/WOx类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，所述生物炭为以柚子皮或虾壳为生物质原料，再利用热解法制备得到。
3.根据权利要求1所述的一种NCDs/WOx类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱性氧化法具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种NCDs/WOx类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱性溶剂的浓度为0.2～0.5mol·L-1，包括氢氧化钠溶液、氨水、乙二胺溶液、三乙胺溶液、叔丁胺溶液和十二烷基胺溶液中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种NCDs/WOx类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，所述双氧水的浓度为30wt％，所述滴加的速度为5～15s/滴；
6.根据权利要求1所述的一种NCDs/WOx类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，所述微波水热法具体包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种NCDs/WOx类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，所述NCDs与WCl
8.根据权利要求6所述的一种NCDs/WOx类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，所述微波加热的温度为150～200℃，时间为30～90min，功率为400～800W。
9.如权利要求1～8任一所述的一种NCDs/WOx类芬顿光催化剂的制备方法制备得到的NCDs/WOx类芬顿光催化剂。
10.如权利要求9所述的NCDs/WOx类芬顿光催化剂在降解染料废水中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种ncds/wox类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种ncds/wox类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，所述生物炭为以柚子皮或虾壳为生物质原料，再利用热解法制备得到。
3.根据权利要求1所述的一种ncds/wox类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱性氧化法具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种ncds/wox类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱性溶剂的浓度为0.2～0.5mol·l-1，包括氢氧化钠溶液、氨水、乙二胺溶液、三乙胺溶液、叔丁胺溶液和十二烷基胺溶液中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种ncds/wox类芬顿光催化剂的制备方法，其特征在于，所述双氧水的浓度为30wt％，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：曲雯雯，陆佳林，刘奇，王一钧，王林洋，刘元平，张奥，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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