(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211251653.8 (22)申请日 2022.10.13 (71)申请人 广西民族大 学 地址 530006 广西壮 族自治区南宁市大 学 东路188号广西民族大 学 (72)发明人 彭链链　黄在银　郭嘉琳　梁冰　 韦淦　韩梦　张振洁　 (74)专利代理 机构 北京睿智保诚专利代理事务 所(普通合伙) 11732 专利代理师 马欢欢 (51)Int.Cl. C12N 11/14(2006.01) C02F 3/34(2006.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01)C02F 101/30(2006.01) (54)发明名称 一种掺杂金属化合物的纳米材料及其制备 方法与应用 (57)摘要 本发明属于水 处理技术领域， 本发 明提供了 一种掺杂金属化合物的纳米材料及其制备方法 与应用。 本发 明提供的掺杂金属化合物的纳米材 料额制备方法包括以下步骤： S1、 将类石墨烯碳 三氮四纳米片和金属化合物纳米颗粒混合， 顺次 采用超声浴处理、 搅拌处理、 清洗处理得到固体 物； 固体物顺次进行第一次干燥、 第一次洗涤、 静 置、 固液分离、 第二次洗涤、 过滤分离、 第二次干 燥得到掺杂金属化合物的类石墨烯碳三氮四纳 米片； S2、 将掺杂金属化合物的类石墨烯碳三氮 四纳米片与光合细菌悬液混合， 顺次进行振荡处 理、 过滤、 干燥即得掺杂金属化合物的纳米材料。 本发明提供的纳米材料具有良好的光催化活性， 吸附性和稳定性。 权利要求书1页 说明书5页 CN 115418364 A 2022.12.02 CN 115418364 A 1.一种掺杂金属化 合物的纳米材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 将类石墨烯碳三氮四纳米片和金属化合物纳米颗粒混合， 顺次采用超声浴处理、 搅 拌处理、 清洗处理得到固体物； 固体物顺次进行第一次干燥、 第一次洗涤、 静置、 固液分离、 第二次洗涤、 过 滤分离、 第二次干燥得到掺杂金属化 合物的类石墨烯碳 三氮四纳米片； S2、 将掺杂金属化合物 的类石墨烯碳三氮四纳米片与光合细菌悬液混合， 顺次进行振 荡处理、 过滤、 干燥即得掺杂金属化 合物的纳米材 料。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 类石墨烯碳三氮四纳 米片和金属化 合物纳米颗粒的质量比为3～7： 1。 3.根据权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 金属化合物为硫化镉、 二氧化钛、 氧化锌和四氧化 三铁中的一种或几种。 4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 类石墨烯碳 三氮四纳米片的厚度为 4～20nm， 金属化 合物纳米颗粒的粒径为10～6 0nm。 5.根据权利要求4所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 超声浴处理的时间为 0.5～1h； 搅拌处理的转速为10～50r/min， 搅拌处理的时间为1～2h； 清洗处理采用磁分离 清洗方法。 6.根据权利要求2或5所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 第 一次干燥的温度 为80～100℃， 第一次干燥的时间为5～7h； 第一次洗涤采用无水乙醇洗涤， 洗涤次数为2～5 次； 静置的时间为0.5～2h； 第二次洗涤采用浓度为0.1～0.5mol/L的柠檬酸进行洗涤， 洗涤 的次数为1～3次； 第二次干燥的温度为5 0～70℃， 第二次干燥的时间为10～15 h。 7.根据权利要求6所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 掺杂金属化合物的类 石墨烯碳三氮四纳米片和光合细菌悬液的质量体积比为4～8g： 1L； 所述光合细菌悬液的浓 度为5～7 ×108CFU/mL， 光合细菌为沼泽红假单胞菌、 荚膜红假单胞菌、 球形红假单胞菌、 嗜 硫红假单 胞菌、 深红 红螺菌、 黄褐红螺 菌中的任意 一种。 8.根据权利 要求3、 5或7所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 振荡处理的速度 为100～150r/min， 振荡处理的时间为10～50min； 干燥的温度为50～70℃， 干燥的时间为5 ～10h。 9.权利要求1～8任一项所述制备 方法所制备的掺杂金属化 合物的纳米材 料。 10.权利要求9所述的掺杂金属化 合物的纳米材 料在净化水体中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115418364 A 2一种掺杂金属化合物的纳米材料及其制备方 法与应用 技术领域 [0001]本发明涉及水处理技术领域， 尤其涉及一种掺杂金属化合物的纳 米材料及其制备 方法与应用。 背景技术 [0002]g‑碳三氮四/二氧化锰(g ‑C3N4/MnO2)是一种新型的无机光催化材料， 由于Mn离子 具有价数多且催化活性高等优点， 所以MnO2已被广泛用作环境净化的催化剂。 但是， 类石墨 烯碳三氮 四催化剂也存在着一些缺陷， 例如， 其块状固体比表面积小， 吸附性能低， 并且具 有高的光生电子 ‑空穴复合速率， 这些都阻碍了其进一步的发展与应用。 在这种背景下， 如 何提高类石墨烯碳三氮四的光催化效率， 成为了类石墨烯碳三氮 四光催化剂的研究重点。 至今为止， 虽然已有多种 方法被使用， 例如： 元素掺杂、 半导体复合等。 但是， 类石墨烯碳三 氮四的光催化效率、 稳定性以及 在实际应用中的反复使用性 仍难以满足 实际应用的需要。 [0003]光合细菌是一类能够净化水质、 优化水生环境的有益微生物， 向污染水体中投放 光合细菌， 能够有效降低水体中的COD、 BOD5以及氨氮、 亚硝氮、 硫化氢等有害物质的含量。 随着生长环境的改变， 光合细菌获取能量的方式也会发生相 应的变化， 光合细菌不仅能在 厌氧光照下以低级脂肪酸、 多种二羧酸、 醇类、 糖类、 芳香族化合物等低分子有机物作为光 合作用的电子供体， 进 行光能异养生长， 而且也能在好氧黑暗条件下， 以多种有机物为呼吸 基质进行异养生长。 所以， 在光合细菌参与 协调的人工水生态系统中， 只要保持一定的自然 条件， 就可以维持其种群优势， 并对多种有机物进 行降解转化， 发挥其改善水生态环境的作 用。 但是， 由于光 合细菌的个头 很小， 很容 易被水流冲走， 从而大 大影响了其功能的发挥。 [0004]因此， 如何将光合细菌负载在类石墨烯碳三氮四材料上， 发挥光合细菌优异的净 水功能成为了 本领域技术人员亟需解决的问题。 发明内容 [0005]有鉴于此， 本发明提供了一种掺杂金属化合物的纳米材料及其制 备方法与应用， 其目的是使光 合细菌可以更好的发挥其净 水的功能。 [0006]为了达到上述目的， 本发明采用如下技 术方案： [0007]本发明提供了一种掺杂金属化 合物的纳米材 料的制备 方法， 包括以下步骤： [0008]S1、 将类石墨烯碳三氮四纳米片和金属化合物纳米颗粒混合， 顺次采用超声浴处 理、 搅拌处理、 清洗处理得到固体物； 固体物顺次进行第一次干燥、 第一次洗涤、 静置、 固液 分离、 第二次洗涤、 过滤分离、 第二次干燥得到掺杂金属化合物的类石墨烯碳三氮四纳米 片； [0009]S2、 将掺杂金属化合物的类石墨烯碳三氮四纳米片与光合细菌悬液混合， 顺次进 行振荡处 理、 过滤、 干燥即得掺杂金属化 合物的纳米材 料。 [0010]进一步的， 所述步骤S1中， 类石墨烯碳三氮四纳米片和金属化合物纳米颗粒的质 量比为3～7： 1。说　明　书 1/5 页 3 CN 115418364 A 3