申请日2016.03.11
公开(公告)日2016.06.22
IPC分类号C09K11/65; C01B31/02; B82Y20/00; B82Y40/00
摘要
本发明提供了一种有机废水制备碳量子点及其混凝回收方法，属于化学纳米材料技术领域。以有机废水为碳源，将微波炉为反应平台，制备碳量子点，应用混凝技术回收量子点材料。本发明的应用有机废水作为制备量子点的碳源，不血药其他有机碳源的再次加入，制备方法得到的荧光碳量子点，操作简单、成本低、收率高、制备工艺设备简单且可在很短时间内快速完成，易于推广和大规模生产。通过钛混凝回收碳量子点材料，不仅避免了纳米污染，还可以将回收量子点材料加以利用，通过此方法制备的碳量子点具有水溶性好、荧光性能高、耐光漂白、发射光谱可调、生物相容性良好以及细胞毒性低等优点，混凝回收的复合材料在吸附剂制备、光催化、生物传感器以及光电装置领域具有良好的应用前景。
权利要求书
1.一种有机废水制备碳量子点及其混凝回收方法，其特征在于，步骤如下：
1)向有机废水中加入钝化剂修饰，超声分散，得到均匀的液体;
2)将步骤1)得到的液体置于反应釜中，放入微波炉中，采用500-2000W功率，微波辐射1.5-10min，获得碳量子点液体;
3)配置0.05-2M钛盐溶液作为回收碳量子点的混凝剂，按照混凝剂和碳量子点液体的体积比为1:10-100，将混凝剂加入到碳量子点溶液，调节pH至7-12;快速搅拌1-10分钟，慢速搅拌20-90min后静置1-5小时或更长时间;
4)过滤得到吸附碳量子点的混凝剂固体，达到将产物量子点回收。
2.根据权利要求1所述的有机废水制备碳量子点及其混凝回收方法，其特征在于，所用的有机废水包括煤化工废水、蛋白废水、苯酚废水和丙烯腈废水。
3.根据权利要求1或2所述的有机废水制备碳量子点及其混凝回收方法，其特征在于，所述的钝化剂为乙二胺。
说明书
一种有机废水制备碳量子点及其混凝回收方法
技术领域
本发明涉及一种有机废水制备碳量子点及其混凝回收方法，属于化学纳米材料技术领域。
背景技术
近年来，碳量子点(Carbondots，粒径<10nm)，因为特殊的零维纳米结构具有表面效应、小尺寸效应和量子效应,也将产生特殊的荧光特性，作为一种新型的荧光材料引起了研究者的高度关注。相对于传统的半导体量子点和有机染料,碳点不仅保持了碳材料毒性小、生物相容性好等优点,而且还具有光稳定性好、发光波长可调、无光闪烁、双光子吸收面积大、易于功能化、廉价、易大规模制备等无可比拟的优势，在物质检测、光催化、生物成像以及太阳能电池等领域得到广泛的应用。
目前有许多合成方法得到荧光碳量子点，如激光剥离石墨烯、电化学氧化法、电弧放电法、溶剂水热法、化学氧化法和高温热解法等已经被用于碳量子点的制备，然而，这些方法大部分合成过程繁琐、原料昂贵且条件苛刻等，这些方法不仅不经济环保，而且由于合成代价太高，在很大程度上限制了荧光碳量子点的大规模生产和实际应用。因此，探索一种简单、快速、低成本、无毒和环境友好的绿色方法制备具有高荧光性能的碳量子点具有重要的意义。
碳量子点材料具有独特的尺寸效应，一般合成的碳量子点材料尺寸为2-10nm左右，而且量子点材料具有良好的水溶性，采用一般的抽滤、离心、渗析等分离方法很难将其分离出来，去除不彻底很容易造成纳米污染。目前常用的分离方法主要是冷冻干燥，其成本比较高、要求设备精度大，因此本研究采用混凝回收量子点，既降低了回收量子点成本，又避免了纳米粒子的污染问题。
发明内容
本发明的目的是针对碳量子点制备中现有原料和回收技术存在的不足，提供一种可以通过有机废水微波辅助制备碳量子点及混凝回收碳量子点的新方法。
本发明的技术方案：
一种有机废水制备碳量子点及其混凝回收方法，步骤如下：
1)向有机废水中加入钝化剂修饰，超声分散，得到均匀的液体;
2)将步骤1)得到的液体置于反应釜的聚乙烯内衬中，放入微波炉中，采用700W功率，微波辐射1.5-3min，获得碳量子点液体;
3)配置2M硫酸钛溶液作为回收碳量子点的混凝剂，按照混凝剂和碳量子点液体的体积比为1:50，将混凝剂加入到碳量子点溶液，调节pH至8-9;快速搅拌5分钟，慢速搅拌30min后静置2小时;
4)过滤得到吸附碳量子点的混凝剂固体，达到将产物量子点全部回收。
所用的有机废水包括煤化工废水、蛋白废水、苯酚废水和丙烯腈废水等。
所述的钝化剂为乙二胺。
本发明的有益效果：(1)本发明操作简单，选择有机废水作为碳源，不需要加入其他有机碳源，处理废水的同时制备碳量子点。(2)制备工艺设备简单，仅需国产微波炉即可完成，不需要保护气氛、真空度和高温等特殊要求，且在几分钟内即可完成操作，易于推广和大规模生产。(3)获得的碳量子点，不需要高费用手段提纯，应用混凝技术达到量子点的回收利用，不仅提纯了量子点还防止了纳米粒子污染问题。