锆掺杂的铁酸钴量子点、其制备方法及其光转化塑料为乙酸的应用
阅读说明：本技术 锆掺杂的铁酸钴量子点、其制备方法及其光转化塑料为乙酸的应用 (Zirconium-doped cobalt ferrite quantum dot, preparation method thereof and application thereof in converting plastics into acetic acid ) 是由 孙永福 郑恺 焦星辰 谢毅 于 2020-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种锆掺杂的铁酸钴量子点、其制备方法及其光转化塑料为乙酸的应用。具体地,本发明首次公开了一种在常温、常压下在过氧化氢水溶液体系中利用锆掺杂的铁酸钴量子点高效光催化转化纯塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)和商用塑料(一次性塑料袋、食品打包盒、保鲜膜等)为乙酸的方法。制备的锆掺杂的铁酸钴量子点具有优异的催化能力,所建立的常温、常压、过氧化氢水溶液体系中高效光催化纯塑料和商用塑料转化为乙酸的方法使用简单、环境友好,能够方便于规模化应用。(The invention discloses a zirconium-doped cobalt ferrite quantum dot, a preparation method thereof and application thereof in converting plastics into acetic acid. Specifically, the invention discloses a method for converting pure plastics (polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride and the like) and commercial plastics (disposable plastic bags, food packing boxes, preservative films and the like) into acetic acid by utilizing zirconium-doped cobalt ferrite quantum dots in a hydrogen peroxide aqueous solution system at normal temperature and normal pressure through high-efficiency photocatalysis for the first time. The prepared zirconium-doped cobalt ferrite quantum dot has excellent catalytic capability, and the established method for converting high-efficiency photocatalytic pure plastic and commercial plastic into acetic acid in a hydrogen peroxide aqueous solution system at normal temperature and normal pressure is simple to use, environment-friendly and convenient for large-scale application.)
技术领域
本发明涉及催化剂制备领域，具体地涉及锆掺杂的铁酸钴量子点、其制备方法及其光转化塑料为乙酸的应用。
背景技术
塑料制品(一次性塑料袋、食品打包盒、保鲜膜等)由于加工简易、使用方便、生产成本低等优点在日常生活中被广泛使用。由于塑料的抗降解能力及其在工业上的扩散，塑料污染问题已经演变成对全球生态的威胁。塑料的污染来自陆地和海洋，通过两种方式来维持污染物塑料的持续流动。除此之外，传统的处理方式往往通过焚烧或掩埋等进行处理，对环境和生态造成严重的破坏。然而，由于塑料中含有大量的碳元素，因此它也能作为碳基材料的来源，从而实现“废物利用”。其中利用太阳光将塑料转化为一种洁净的碳基燃料被认为是一种可行的方案。太阳光属于洁净且天然的能源，能够满足全世界对能源的需求；同时，过氧化氢作为一种传统的具有强氧化能力的辅助剂，在甲烷氧化、污染物处理、塑料氧化等领域中具有优异的性能，光催化过程中通过适当的催化剂能够将其分解为羟基自由基，而羟基自由基的优异氧化能力能够将塑料和塑料制品氧化为乙酸。因此，通过光催化的手段在常温、常压、过氧化氢水溶液体系中能够直接捕获太阳光能并且无需其他能源直接将塑料制品转化为碳基燃料，从而该方法便于大规模的应用。因此，我们寻求可实现该方式的催化剂。
近期，尖晶石类催化剂备受关注，其中铁酸钴作为一种稳定和高效的催化剂被广泛用于各类催化反应(水氧化、二氧化碳还原、光催化制氢)。除此之外，铁酸钴在光催化氧化污染物等中具有良好的性能。然而，铁酸钴导带位置为0.81eV，无法满足过氧化氢氧化为羟基自由基的氧化电位。因此，需要对铁酸钴导带位置进行调节。掺杂作为一种半导体光催化剂能带结构调节的方式被广泛地应用。因此，发展一种锆掺杂的铁酸钴量子点并且将其应用于光催化转化塑料为乙酸是十分需要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锆掺杂的铁酸钴量子点及其制备方法；并且在此基础上首次提供了在常温、常压、过氧化氢水溶液体系中利用制备的锆掺杂的铁酸钴量子点实现光催化转化纯塑料和商用塑料为乙酸的方法。
具体地，本发明提供了一种制备锆掺杂的铁酸钴量子点的方法，所述方法包括：
(1)将六水合氯化钴、无水氯化铁和氯化锆溶解于乙醇中搅拌得到溶液，然后加入叔丁胺继续搅拌；
(2)将步骤(1)的所得溶液加入高压反应釜中保温，反应结束后自然冷却至室温，离心洗涤产物一至三次；
(3)洗涤后将产物干燥，得到所述锆掺杂的铁酸钴量子点。
在一些实施方案中，六水合氯化钴、无水氯化铁与氯化锆的摩尔比为6:1:1～6:3:1。
在一些实施方案中，六水合氯化钴(摩尔量)和乙醇(体积)的比率为1:70-1:90mmol/mL。
在一些实施方案中，叔丁胺与乙醇的体积比为1:18-1:23。
在一些实施方案中，步骤(2)中的保温温度为120-180℃。
在一些实施方案中，步骤(2)中的保温时间为10-24h。
在一些实施方案中，在步骤(3)中，将产物置于干燥箱中干燥，干燥温度没有特别限制，例如50℃。
本发明还提供了根据以上方法制备的锆掺杂的铁酸钴量子点。
本发明还提供了一种将纯塑料或商用塑料光催化转化为乙酸的方法，所述方法包括：在常温、常压、过氧化氢水溶液体系中，利用本发明的锆掺杂的铁酸钴量子点在模拟太阳光照射的环境下将纯塑料或商用塑料光催化转化为乙酸。
在一些实施方案中，常温可以是例如20-25℃。
在一些实施方案中，锆掺杂的铁酸钴量子点与纯塑料或商用塑料的质量比为1:1-1:9。
在一些实施方案中，过氧化氢水溶液为0.2％-0.5％的过氧化氢水溶液。
在一些实施方案中，锆掺杂的铁酸钴量子点(质量)与过氧化氢水溶液(体积)的比率为10mg:50mL至20mg:50mL；纯塑料或商用塑料(质量)与过氧化氢水溶液(体积)的比率为100mg:50mL至200mg:50mL。
在一些实施方案中，模拟太阳光照射的环境为一个标准太阳光强。
在一些实施方案中，光辐照的功率密度为100mW cm-2。
在一些实施方案中，模拟太阳光照射的环境由300W氙灯配置AM1.5G滤光片来提供。
在一些实施方案中，所述方法的反应时间为1-24h，优选1-10h，更优选1-5。
特别地，所述方法的产率高达4.14～4.63mmol g-1h-1(纯塑料)或2.43～2.97mmolg-1h-1(商用塑料)。
本发明制备的锆掺杂的铁酸钴量子点具有优异的催化能力，所建立的常温、常压、过氧化氢水溶液体系中高效光催化纯塑料和商用塑料转化为乙酸的方法具有使用简单、环境友好、能够方便于规模化应用等优点。
附图说明
图1示出了实施例1的锆掺杂的铁酸钴量子点(a)和比较例1的未掺杂的铁酸钴量子点(b)的XRD衍射图。
图2示出了实施例1的锆掺杂的铁酸钴量子点(a)和比较例1的未掺杂的铁酸钴量子点(b)的XPS图。
图3示出了实施例1的锆掺杂的铁酸钴量子点(A-B)和比较例1的未掺杂的铁酸钴量子点(C-D)的透射电镜图和高分辨透射电镜图。
图4示出了实施例1的锆掺杂的铁酸钴量子点在过氧化氢水溶液体系和纯水体系中转化纯塑料和商用塑料得到的乙酸产率图。
图5示出了实施例1的锆掺杂的铁酸钴量子点和比较例1的未掺杂的铁酸钴量子点在过氧化氢水溶液体系转化纯塑料和商用塑料得到的乙酸产率图。
图6示出了在不同比例下实施例1的锆掺杂的铁酸钴量子点和比较例1的未掺杂的铁酸钴量子点转化纯聚乙烯得到的乙酸产率图。
具体实施方式
比较例1
将0.3mmol六水合氯化钴(国药集团化学试剂有限公司)和0.15mmol无水氯化铁(国药集团化学试剂有限公司)溶解于22.5ml乙醇(国药集团化学试剂有限公司)中并搅拌一段时间得到褐色溶液，然后加入1.25ml叔丁胺(国药集团化学试剂有限公司)持续搅拌15min。将所得溶液加入高压反应釜中于150℃在烘箱(上海精宏实验设备有限公司XMTD-8222)中保温15h反应结束后自然冷却至室温。在高速离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司HV-3518)中离心洗涤产物数次。洗涤后将产物置于烘箱(上海精宏实验设备有限公司XMTD-8222)中干燥，干燥后所得即为未掺杂的铁酸钴量子点。
使用XRD衍射仪(Rigaku D/MAX-TTRIII diffractometer)、X射线光电子能谱仪(Thermo-VG Scientific ESCALAB 250)、透射电子显微镜(JOEL JEM-2011)、高分辨透射电子显微镜(JEOL JEM-ARM200F)对比较例1制备的物质进行表征，结果示于图1-3中，其中图1(a)为比较例1制备的未掺杂的铁酸钴量子点的XRD衍射图；图2(a)为比较例1制备的未掺杂的铁酸钴量子点的XPS图；图3(C-D)为比较例1制备的未掺杂的铁酸钴量子点的透射电镜图(TEM)和高分辨透射电镜图(HRTEM)。
实施例1
将0.3mmol六水合氯化钴(国药集团化学试剂有限公司)、0.05mmol氯化锆(国药集团化学试剂有限公司)和0.15mmol无水氯化铁(国药集团化学试剂有限公司)溶解于22.5ml乙醇(国药集团化学试剂有限公司)中并搅拌一段时间得到褐色溶液，然后加入1.25ml叔丁胺(国药集团化学试剂有限公司)持续搅拌15min。将所得溶液加入高压反应釜中于150℃在烘箱(上海精宏实验设备有限公司XMTD-8222)中保温15h，反应结束后自然冷却至室温。在高速离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司HV-3518)中离心洗涤产物数次。洗涤后将产物置于烘箱(上海精宏实验设备有限公司XMTD-8222)中干燥，干燥后所得即为锆掺杂的铁酸钴量子点。
使用XRD衍射仪(Rigaku D/MAX-TTRIII diffractometer)、X射线光电子能谱仪(Thermo-VG Scientific ESCALAB 250)、透射电子显微镜(JOEL JEM-2011)、高分辨透射电子显微镜(JEOL JEM-ARM200F)对实施例1制备的物质进行表征，结果示于图1-3中，其中图1(b)为实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点的XRD衍射图；图2(b)为实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点的XPS图；图3(A-B)为实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点的透射电镜图(TEM)和高分辨透射电镜图(HRTEM)。
比较例2
将0.3mmol六水合氯化钴(国药集团化学试剂有限公司)、0.05mmol氯化锆(国药集团化学试剂有限公司)和0.15mmol无水氯化铁(国药集团化学试剂有限公司)溶解于22.5ml乙醇(国药集团化学试剂有限公司)中并搅拌一段时间得到褐色溶液，然后加入1.25ml叔丁胺(国药集团化学试剂有限公司)持续搅拌15min。将所得溶液加入高压反应釜中于200℃在烘箱(上海精宏实验设备有限公司XMTD-8222)中保温15h，反应结束后自然冷却至室温。在高速离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司HV-3518)中离心洗涤产物数次。洗涤后将产物置于烘箱(上海精宏实验设备有限公司XMTD-8222)中干燥，干燥后得到的产物经详细表征不是锆掺杂的铁酸钴量子点。
比较例3
将0.3mmol六水合氯化钴(国药集团化学试剂有限公司)、0.05mmol氯化锆(国药集团化学试剂有限公司)和0.15mmol无水氯化铁(国药集团化学试剂有限公司)溶解于22.5ml乙醇(国药集团化学试剂有限公司)中并搅拌一段时间得到褐色溶液，然后加入1.25ml正丁胺(国药集团化学试剂有限公司)持续搅拌15min。将所得溶液加入高压反应釜中于150℃在烘箱(上海精宏实验设备有限公司XMTD-8222)中保温15h，反应结束后自然冷却至室温。在高速离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司HV-3518)中离心洗涤产物数次。洗涤后将产物置于烘箱(上海精宏实验设备有限公司XMTD-8222)中干燥，干燥后得到的产物经详细表征不是锆掺杂的铁酸钴量子点。
比较例4
将0.3mmol六水合氯化钴(国药集团化学试剂有限公司)、0.05mmol氯化锆(国药集团化学试剂有限公司)和0.15mmol无水氯化铁(国药集团化学试剂有限公司)溶解于22.5ml蒸馏水(国药集团化学试剂有限公司)中并搅拌一段时间得到褐色溶液，然后加入1.25ml叔丁胺(国药集团化学试剂有限公司)持续搅拌15min。将所得溶液加入高压反应釜中于150℃在烘箱(上海精宏实验设备有限公司XMTD-8222)中保温15h，反应结束后自然冷却至室温。在高速离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司HV-3518)中离心洗涤产物数次。洗涤后将产物置于烘箱(上海精宏实验设备有限公司XMTD-8222)中干燥，干燥后得到的产物经详细表征不是锆掺杂的铁酸钴量子点。
应用例1
将20mg的通过实施例1获得的锆掺杂的铁酸钴量子点和100mg纯聚乙烯类塑料粉分别分散在50mL水中和50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压下实现持续光辐射，反应2h，测量生成的乙酸的量。
图4示出了根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在纯水体系以及过氧化氢水溶液体系中光催化转化纯聚乙烯塑料粉中的乙酸产率图。从图4可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在过氧化氢水溶液体系下转化为乙酸，并且相比于纯水体系中，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化纯聚乙烯粉生成乙酸的速率或产量提高了20倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在过氧化氢水溶液体系中光催化转化纯聚乙烯(PE)生成乙酸的产率高达4.63mmol g-1h-1。
应用例2
将20mg的通过实施例1获得的锆掺杂的铁酸钴量子点和100mg纯聚丙烯塑料粉分别分散在50mL水中和50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压下实现持续光辐射，反应2h，测量生成的乙酸的量。
图4示出了根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在纯水体系以及过氧化氢水溶液体系中光催化转化纯聚丙烯粉中的乙酸产率图。从图4可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在过氧化氢水溶液体系下转化为乙酸，并且相比于纯水体系中，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化纯聚丙烯粉生成乙酸的速率或产量提高了18倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在过氧化氢水溶液体系中光催化转化纯聚丙烯(PP)生成乙酸的产率高达4.32mmol g-1h-1。
应用例3
将20mg的通过实施例1获得的锆掺杂的铁酸钴量子点和100mg纯聚氯乙烯塑料粉分别分散在50mL水中和50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压下实现持续光辐射，反应2h，测量生成的乙酸的量。
图4示出了根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在纯水体系以及过氧化氢水溶液体系中光催化转化纯聚氯乙烯塑料粉中的乙酸产率图。从图4可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在过氧化氢水溶液体系下转化为乙酸，并且相比于纯水体系中，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化纯聚氯乙烯粉生成乙酸的速率或产量提高了15倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在过氧化氢水溶液体系中光催化转化纯聚氯乙烯(PVC)生成乙酸的产率高达4.14mmol g-1h-1。
应用例4
将20mg的通过实施例1获得的锆掺杂的铁酸钴量子点和100mg聚乙烯类塑料(一次性塑料袋)塑料粉分别分散在50mL水中和50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压下实现持续光辐射，反应2h测量生成的乙酸的量。
图4示出了根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在纯水体系以及过氧化氢水溶液体系中光催化转化聚乙烯类塑料(一次性塑料袋)粉中的乙酸产率图。从图4可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在过氧化氢水溶液体系下转化为乙酸，并且相比于纯水体系中，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化聚乙烯类塑料(一次性塑料袋)粉生成乙酸的速率或产量提高了20倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在过氧化氢水溶液体系中光催化转化聚乙烯类塑料(一次性塑料袋)生成乙酸的产率高达2.97mmol g-1h-1。
应用例5
将20mg的通过实施例1获得的锆掺杂的铁酸钴量子点和100mg聚丙烯类塑料(食品打包盒)粉分别分散在50mL水中和50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压下实现持续光辐射，反应2h测量生成的乙酸的量。
图4示出了根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在纯水体系以及过氧化氢水溶液体系中光催化转化聚丙烯类塑料(食品打包盒)粉中的乙酸产率图。从图4可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在过氧化氢水溶液体系下转化为乙酸，并且相比于纯水体系中，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化聚丙烯类塑料(食品打包盒)粉生成乙酸的速率或产量提高了18倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在过氧化氢水溶液体系中光催化转化聚丙烯类塑料(食品打包盒)生成乙酸的产率高达2.66mmol g-1h-1。
应用例6
将20mg的通过实施例1获得的锆掺杂的铁酸钴量子点和100mg聚氯乙烯类塑料(保鲜膜)粉分别分散在50mL水中和50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压下实现持续光辐射，反应2h测量生成的乙酸的量。
图4示出了根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在纯水体系以及过氧化氢水溶液体系中光催化转化聚氯乙烯类塑料(保鲜膜)粉中的乙酸产率图。从图4可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在过氧化氢水溶液体系下转化为乙酸，并且相比于纯水体系中，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化聚氯乙烯类塑料(保鲜膜)粉生成乙酸的速率或产量提高了15倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在过氧化氢水体系溶液中光催化转化聚氯乙烯类塑料(保鲜膜)生成乙酸的产率高达2.43mmol g-1h-1。
应用例7
分别将20mg的通过比较例1和实施例1获得的铁酸钴量子点和100mg聚乙烯类塑料粉分散在50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压、过氧化氢体水溶液体系下实现持续光辐射，反应2h测量生成的乙酸的量。
图5示出了根据比较例1制备的未掺杂的铁酸钴量子点以及根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在光催化转化纯聚乙烯塑料粉中的乙酸产率图。从图5可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在该条件下转化为乙酸，并且相比于未掺杂的铁酸钴量子点，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化纯聚乙烯粉生成乙酸的速率或产量提高了17倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点光催化转化纯聚乙烯(PE)生成乙酸的产率高达4.63mmol g-1h-1。
应用例8
分别将20mg的通过比较例1和实施例1获得的铁酸钴量子点和100mg纯聚丙烯粉分散在50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压、过氧化氢体水溶液体系下实现持续光辐射，反应2h测量生成的乙酸的量。
图5示出了根据比较例1制备的未掺杂的铁酸钴量子点以及根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在光催化转化纯聚丙烯粉中的乙酸产率图。从图5可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在该条件下转化为乙酸，并且相比于未掺杂的铁酸钴量子点，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化纯聚丙烯粉生成乙酸的速率或产量提高了15倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点光催化转化纯聚丙烯(PP)生成乙酸的产率高达4.32mmol g-1h-1。
应用例9
分别将20mg的通过比较例1和实施例1获得的铁酸钴量子点和100mg纯聚氯乙烯粉分散在50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压、过氧化氢体水溶液体系下实现持续光辐射，反应2h测量生成的乙酸的量。
图5示出了根据比较例1制备的未掺杂的铁酸钴量子点以及根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在光催化转化纯聚氯乙烯粉中的乙酸产率图。从图5可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在该条件下转化为乙酸，并且相比于未掺杂的铁酸钴量子点，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化纯聚氯乙烯粉生成乙酸的速率或产量提高了16倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点光催化转化纯聚氯乙烯(PVC)生成乙酸的产率高达4.14mmol g-1h-1。
应用例10
分别将20mg的通过比较例1和实施例1获得的铁酸钴量子点和100mg聚乙烯类塑料(一次性塑料袋)粉分散在50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压、过氧化氢体水溶液体系下实现持续光辐射，反应2h测量生成的乙酸的量。
图5示出了根据比较例1制备的未掺杂的铁酸钴量子点以及根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在光催化转化聚乙烯类塑料(一次性塑料袋)粉中的乙酸产率图。从图5可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在该条件下转化为乙酸，并且相比于未掺杂的铁酸钴量子点，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化聚乙烯类塑料(一次性塑料袋)粉生成乙酸的速率或产量提高了17倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点光催化转化聚乙烯类塑料(一次性塑料袋)生成乙酸的产率高达2.97mmol g- 1h-1。
应用例11
分别将20mg的通过比较例1和实施例1的铁酸钴量子点和100mg聚丙烯类塑料(食品打包盒)粉分散在50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压、过氧化氢体水溶液体系下实现持续光辐射，反应2h测量生成的乙酸的量。
图5示出了根据比较例1制备的未掺杂的铁酸钴量子点以及根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在光催化转化聚丙烯类塑料(食品打包盒)粉中的乙酸产率图。从图5可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在该条件下转化为乙酸，并且相比于未掺杂的铁酸钴量子点，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化聚丙烯类塑料(食品打包盒)粉生成乙酸的速率或产量提高了15倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点光催化转化聚丙烯类塑料(食品打包盒)生成乙酸的产率高达2.66mmol g-1h-1。
应用例12
分别将20mg的通过比较例1和实施例1获得的铁酸钴量子点和100mg纯聚氯乙烯类塑料(保鲜膜)粉分散在50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压、过氧化氢体水溶液体系下实现持续光辐射，反应2h测量生成的乙酸的量。
图5示出了根据比较例1制备的未掺杂的铁酸钴量子点以及根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在光催化转化聚氯乙烯类塑料(保鲜膜)粉中的乙酸产率图。从图5可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在该条件下转化为乙酸，并且相比于未掺杂的铁酸钴量子点，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化聚氯乙烯类塑料(保鲜膜)粉生成乙酸的速率或产量提高了16倍。所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点光催化转化聚氯乙烯类塑料(保鲜膜)生成乙酸的产率高达2.43mmol g-1h-1。
应用例13
将20mg的通过比较例1和实施例1获得的铁酸钴量子点分别与20、60、100mg的聚乙烯类塑料粉分散在50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压、过氧化氢体水溶液体系下实现持续光辐射，反应2h测量生成的乙酸的量。
图6示出了根据比较例1制备的未掺杂的铁酸钴量子点以及根据实施例1制备的锆掺杂的铁酸钴量子点在不同比例下光催化转化纯聚乙烯塑料粉中的乙酸产率图。从图6可以发现，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点可以在该条件下转化为乙酸，并且相比于未掺杂的铁酸钴量子点，利用本发明获得的锆掺杂的铁酸钴量子点在光辐射下催化转化纯聚乙烯粉生成乙酸的速率或产量提高了17倍，并且当催化剂与塑料的比例达到1:5时，乙酸的产量达到相对高的水平。在不同比例下所获得的锆掺杂的铁酸钴量子点光催化转化纯聚乙烯生成乙酸的产率高达4.63mmol g-1h-1。
比较例5
分别将20mg的通过比较例1和实施例1获得的铁酸钴量子点和100mg的纯PE粉、纯PP粉、纯PVC粉分散在50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，在常温、常压下放置一段时间，反应2h后没有检测到产物。
比较例6
分别将100mg的纯PE粉、纯PP粉、纯PVC粉分散在50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压、空气氛围下实现持续光辐射，反应2h后没有检测到产物。
比较例7
分别将100mg的纯PE粉、纯PP粉、纯PVC粉分散在50ml纯水中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压、空气氛围下实现持续光辐射，反应2h后没有检测到产物。
比较例8
将20mg的通过比较例1和实施例1获得的铁酸钴量子点分别与140mg和180mg的聚乙烯类塑料粉分散在50ml 0.2％过氧化氢水溶液中，以300W的氙灯(北京中教金源科技有限公司)加AM1.5 G滤光片提供功率密度为100mW cm-2的光辐照从而模拟太阳光作为反应的光能来源，在常温、常压、过氧化氢体水溶液体系下实现持续光辐射，反应2h测量生成的乙酸的量。如图6所示，生成乙酸的量与加入100mg聚乙烯粉末时几乎相等。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。