一种可见光驱动的海水原位Fenton体系及其在快速降解水中有机微污染物中的应用

技术领域

本发明属于化工产品及其制备技术领域，具体涉及可见光驱动的海水发生H

背景技术

Fenton氧化是1896年法国化学家Fenton在用Fe

基于现有技术的不足，本发明从晶体工程和氮化碳分子结构的修饰与官能化出发，构建高结晶度多孔形貌羟基官能化氮化碳；直接以海水为原料、空气为O

发明内容

本发明的目的之一，以双氰胺或三聚氰胺或氰尿酸三聚氰胺与柠檬酸或酒石酸或山梨醇或甘露醇或双季戊四醇构建的超分子为前驱体，草酸铵或乙二酸铵、丙二酸铵、丁二酸铵、己二酸铵、癸二酸铵为气相模板剂和结构改性剂，氯化钾或氯化钾/氯化锂为引入离子源和热熔盐，经原位热聚反应，将纳米碳量子点、钾离子或钾/锂同时植入到g-C

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

所述羟基官能化双掺杂高结晶度氮化碳的制备方法包括：以氰尿酸三聚氰胺(缩写为MCR)、柠檬酸(缩写为ca)为原料，经水热反应得到超分子前驱体，超分子前驱体与氯化钾或氯化钾/氯化锂，气相模板剂草酸铵(表示为1)或乙二酸铵(表示为2)或丙二酸铵(表示为3)或丁二酸铵(表示为4)或己二酸铵(表示为6)或癸二酸铵(表示为6)，经原位热聚将纳米碳量子点、钾离子或钾/锂同时植入g-C

进一步地，羟基官能化双掺杂g-C

将双氰胺或三聚氰胺或氰尿酸三聚氰胺与柠檬酸或酒石酸或山梨醇或甘露醇或双季戊四醇以及无离子水，依次加入水热合成反应釜，180～200℃下，反应12～18h，真空下缓慢除水，得到超分子前驱体；将超分子前驱体与氯化钾或氯化钾和氯化锂的混合物以及气相模板剂充分混合研磨后，置于气氛箱式马弗炉，连续通入氮气，控制升温速度为2.0℃/min，加热至550～650℃，反应3～5h；粗产物经充分研磨、无离子水、乙醇充分洗涤、真空干燥至恒重，得到目标产物；所述气相模板剂为草酸铵或乙二酸铵或丙二酸铵或丁二酸铵或己二酸铵或癸二酸铵。

本发明的目的之二是，提供一种应用：羟基官能化双掺杂g-C

S300：在配有磁力搅拌的石英反应瓶中，依次加入20mg羟基官能化双掺杂g-C

本发明的目的之二是，提供一种由海水合成的H

S301：将步骤S300中构建的原位光Fenton氧化体系，连续加入含有BPA、TC和CIP的水溶液中，开启300氙灯光源(配420nm滤光片)，连续鼓泡通入空气速度5ml/min，反应15～45min。TC、CIP、BPA单组分水溶液，降解15min，降解率分别为98％，95％和92％；TC、CIP，BPA双组分水溶液，降解30min，TC、CIP的降解率分别为92％和87％，TC、BPA的降解率分别为90％和80％，CIP、BPA降解率分别为95％、90％；TC、CIP、BPA叁组分水溶液，降解45min，TC、CIP、BPA的降解率分别为95％、90％和86％。

本发明以双氰胺或三聚氰胺或氰尿酸三聚氰胺与柠檬酸或酒石酸或山梨醇或甘露醇或双季戊四醇的自组装超分子为前驱体，与氯化钾或氯化钾/氯化锂混合物，草酸铵或乙二酸铵或丙二酸铵或丁二酸铵或己二酸铵或癸二酸铵，经原位热聚合，构建了系列羟基官能化碳量子点/离子双掺杂多孔形貌g-C

本发明的有益效果在于：

1.羟基官能化双掺杂多孔g-C

2.原位构建的Fenton氧化体系，连续加入到含有TC、CIP、BPA单一组分或双组分或参组分的的水溶液，开启300氙灯光源(配420nm滤光片)，鼓泡通入空气，降解15～45min，环境反应下(室温、常压、中性或弱酸性)TC、CIP、BPA的降解率86％～98％。

3.氧化降解结束，体系静置2～5h，分去上层清液，下层液离心分离，收集固体物，依次水洗、乙醇洗涤、60℃下真空干燥至恒重，羟基官能化双掺杂多孔g-C

4.羟基官能化g-C

5.羟基官能化g-C

附图说明

图1为本发明所述的羟基官能化双掺杂g-C

图2为羟基官能化双掺杂g-C

图3为K/ca@g-C3N4-MCR-1扫描电镜图；

图4为K/Li/ca@g-C3N4-MCR-5扫描电镜图；

图5为K/ca@g-C3N4-MCR-1XPS图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅限于这些实施例。

实施例1：羟基官能化钾/柠檬酸掺杂g-C3N4(K/ca@g-C3N4-MCR-1)的合成

步骤S101：在水热合成反应釜中，依次加入5g氰尿酸三聚氰胺(MCR)，1.25g柠檬酸，100mL无离子水，于180℃水热反应12h。缓慢蒸发除水得到超分子前驱体。取前驱体5g与7.5g氯化钾、4g草酸铵，充分混合研磨。混合物置于气氛马弗炉，连续通入氮气15ml/min，控制升温速度2.0℃/min，加热至550℃，保温4h。粗产物经充分研磨、无离子水、乙醇充分洗涤、真空干燥至恒重，得到目标产物。

FT-IR(KBr)，ν/cm

XRD：11，27，43，52，58，69，75

实施例2：羟基官能化钾/柠檬酸掺杂g-C3N4(K/ca@g-C3N4-MCR-2-6)的合成将乙二酸铵、丙二酸铵、丁二酸铵、己二酸铵、癸二酸铵代之以草酸铵外，其它同实施例1。

实施例3：羟基官能化钾/锂/柠檬酸掺杂g-C3N4(K/Li/ca@g-C3N4-MCR-1)的合成

水热合成反应釜中，依次加入5g MCR，1.25g柠檬酸，100mL无离子水，于180℃水热反应16h。缓慢蒸发除水得到超分子前驱体。取前驱体4g与5.5g氯化钾、2.0g氯化锂、4g草酸铵，在手套箱中充分混合研磨。混合物置于气氛马弗炉，连续通入氮气15ml/min，控制升温速度2.0℃/min，加热至550℃，保温4h。粗产物经充分研磨、无离子水、乙醇充分洗涤、真空干燥至恒重，得到目标产物。

FT-IR(KBr)，ν/cm

XRD：28，42，51，59，70，77

实施应用例1：K/Li/ca@g-C3N4-MCR-1催化的原海水空气还原合成H

在配有磁力搅拌的石英反应瓶中，依次加入20mg K/Li/ca@g-C3N4-MCR-1、50ml原海水、5ml乙醇、鼓泡通入空气暗反应1.5h。开启300氙灯光源(配420nm滤光片)照射下，控制空气进气速度5ml/min反应5h，H

表1-1羟基官能化双掺杂g-C3N4(部分)催化原海水合成H

注：[1]乙醇为添加剂；[2]乳酸为添加剂

实施应用例2：原位光Fenton快速降解水相中TC、CIP及BPA单组分体系

将25ml FeSO

以浓度为20mg/L的25ml CIP水溶液代之以TC水溶液，其它条件同上，CIP降解率92.4％；

以浓度为50mg/L的25ml BPA水溶液代之以TC水溶液，其它条件同上，BPA降解率82.7％。

实施应用例3：原位光Fenton快速降解水相中TC、CIP、BPA双组分体系

将施应用例2中的TC水溶液代之以浓度分别为50mg/L、20mg/L的TC和CIP水溶液的等体积混合物，除连续鼓泡通入空气反应30min外，其它条件同实施应用例2，TC和CIP的降解率分别为93.4％和88.1％。

将施应用例2中的TC水溶液代之以浓度均为50mg/L的TC和BPA水溶液的等体积混合物，其它条件同上，TC和BPA的降解率分别为97.7％和91.2％。

将施应用例2中的TC水溶液代之以浓度分别为50mg/L、20mg/L的CIP和BPA水溶液的等体积混合物，其它条件同上，CIP和BPA的降解率分别为90.1％和86.9％。

实施应用例4：原位光Fenton快速降解含水相中TC、CIP、BPA叁组分体系

将施应用例2中的TC水溶液代之以浓度分别为50mg/L、50mg/L和20mg/L的TC、BPA和CIP水溶液的等体积混合物，除反应45min外，其它条件同实施应用例2，TC、CIP、BPA的降解率分别为95.6％、91.2％和87.4％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。