铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料及其制备方法和应用

本发明属于纳米材料，具体涉及铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、对乙酰氨基酚是一种解热镇痛药，又被叫做扑热息痛(pcm)。pcm在人体内的生物利用率较低(约为5～15％)、在水中的溶解度高(12.78克/升)，同时随消耗量的增加使得大量的药品排放到水资源中。药品在水中的长期蓄积，会对水生生物造成危害，从而影响水生态系统。为了抑制这一现象的发生，减少有害物质在饮用水和地下水的存在，研究人员开发了各种方法来去除水中的药物污染物。高级氧化技术因其高效、低成本、绿色等优点成为降解乙酰氨基酚的理想方法。光催化作为其中的一种降解方法也被关注，但是，该技术所需的反应时间长以及各种水污染物造成的效果损失限制了其实际应用，为了缩短其反应时间，将光催化与过硫酸盐(pms)高级氧化技术进行结合，使两者形成协同作用，其降解效果高于单一的光催化体系。

3、lafeo3作为一种典型的钙钛矿型材料，具有合成方法简单、成本低、无毒等优点。lafeo3带有fe元素，可以有效的活化过氧化氢和过硫酸盐，因此被用作高级氧化技术中的催化剂。lafeo3具有稳定性高、无毒、禁带宽度窄等优良特点，可应用于光催化反应中。但其较弱的光生电荷分离能力和较小比表面积严重制约了光催化活性的提高，制约了其在光催化与过硫酸盐结合降解的应用之中。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料及其制备方法和应用。本发明采用co组分取代lafeo3钙钛矿基体中部分的fe得到铁钴酸镧lafe0.5co0.5o3，以增强多相催化作用。将具有光稳定性、低毒性、可调节的表面化学、宽可见范围响应和上转换发光效应优势的氮化碳量子点(cnqds)与lafe0.5co0.5o3进行复合，有效提高了复合材料的光催化能力和过硫酸盐活化能力，该复合材料对水环境中pcm的降解效果有显著的提高。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供一种铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将三聚氰胺和柠檬酸进行水热反应，获得氮化碳量子点；

5、(2)将镧盐、铁盐、钴盐和柠檬酸进行加热，获得前驱体，前驱体煅烧得到lafe0.5co0.5o3；

6、(3)将氮化碳量子点和lafe0.5co0.5o3进行球磨，获得铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料。

7、在一种或多种实施方式中，步骤(1)中，三聚氰胺和柠檬酸的质量比为1:(0.7～0.9)。

8、在一种或多种实施方式中，步骤(1)中，水热反应的温度为170～190℃，时间为3～5h。

9、在一种或多种实施方式中，步骤(2)中，所述镧盐包括硝酸镧，所述铁盐包括硝酸铁，所述钴盐包括硝酸钴；

10、镧盐、铁盐、钴盐和柠檬酸的摩尔比为(1.7～1.8):1:1:(5.9～6.1)。

11、在一种或多种实施方式中，步骤(2)中，加热反应的温度为75～85℃，时间为9～11h。

12、在一种或多种实施方式中，步骤(2)中，煅烧的温度为650～750℃，升温速率为4～6℃/min，时间为4～6h。

13、在一种或多种实施方式中，步骤(3)中，氮化碳量子点和lafe0.5co0.5o3的质量比为1:(5～20)。

14、在一种或多种实施方式中，步骤(3)中，球磨转速为550～650rpm，球磨时间为5～7h。

15、本发明的第二个方面，提供上述制备方法制备的铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料。

16、本发明的第三个方面，提供上述铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料在可见光下耦合过硫酸盐降解污染物中的应用，所述污染物包括对乙酰氨基酚。

17、本发明的有益效果在于：

18、(1)本发明用co组分取代lafeo3钙钛矿基体中的部分的fe得到铁钴酸镧lafe0.5co0.5o3，以增强多相催化作用。将具有光稳定性、低毒性、可调节的表面化学、宽可见范围响应和上转换发光效应优势的氮化碳量子点(cnqds)与lafe0.5co0.5o3进行复合，将lafe0.5co0.5o3的光催化活性和氮化碳量子点的氧化性能进行协同，提高了铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料在可见光的条件下激活pms对pcm的降解能力。

19、(2)本发明中使用球磨将氮化碳量子点与lafe05co05o3进行复合，复合材料中lafe0.5co0.5o3的晶体结构保持不变，保持了钙钛矿型材料在可见光下的催化活性。

20、(3)使用水热法即可获得氮化碳量子点，使用溶胶-凝胶法即可获得lafe0.5co0.5o3，进一步通过球磨法将氮化碳量子点和lafe0.5co0.5o3进行复合即得铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料，整个制备方法简便且成本低，有利于工业化生产。

技术特征：

1.一种铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，三聚氰胺和柠檬酸的质量比为1:(0.7～0.9)。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，水热反应的温度为170～190℃，时间为3～5h。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述镧盐包括硝酸镧，所述铁盐包括硝酸铁，所述钴盐包括硝酸钴；

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，加热反应的温度为75～85℃，时间为9～11h。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，煅烧的温度为650～750℃，升温速率为4～6℃/min，时间为4～6h。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，氮化碳量子点和lafe0.5co0.5o3的质量比为1:(5～20)；

8.一种铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料，其特征在于，通过如权利要求1～7任一项所述的制备方法获得。

9.如权利要求8所述的铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料在可见光下耦合过硫酸盐降解污染物中的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述污染物包括对乙酰氨基酚。

技术总结本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料及其制备方法和应用。将三聚氰胺和柠檬酸溶于去离子水中进行水热反应，冷却后离心取上清液干燥得到氮化碳量子点；将镧盐、铁盐、钴盐和柠檬酸溶于去离子水中加热反应，反应后干燥获得前驱体，前驱体煅烧得到LaFe<subgt;0.5</subgt;Co<subgt;0.5</subgt;O<subgt;3</subgt;；将氮化碳量子点和LaFe<subgt;0.5</subgt;Co<subgt;0.5</subgt;O<subgt;3</subgt;进行球磨得到铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料。将LaFe<subgt;0.5</subgt;Co<subgt;0.5</subgt;O<subgt;3</subgt;的光催化活性和氮化碳量子点的氧化性能进行协同，提高了铁钴酸镧/氮化碳量子点复合材料在可见光的条件下激活PMS对PCM的降解能力。技术研发人员：孙静,王昌泓,刘云超,申婷婷,刘若冰受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）技术研发日：技术公布日：2024/11/14