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以氮掺雜碳量子點奈米材料進行抗生素之檢測與降解研究

為了解決hola水氧機的問題，作者鄧文演 這樣論述：

本論文旨在開發基於氮摻雜碳點（NCD）的奈米材料，應用於快速檢測水中的抗生素並有效降解。所製備的NCD的平均粒徑為10 – 20 nm，量子產率為84％，這對兩種應用都有利。在第一個研究中，NCD用作螢光（FL）“關-開”感應探針，可在存在聯吡啶的情況下檢測Cu2+離子和環丙沙星（CIP）。 NCD傳感探針具有出色的檢測能力，可通過淬滅機制檢測Cu2+，動態範圍為0.01 – 20μM，偵測極限(LOD)為0.076 nM。隨後，將聯吡啶（bipy）添加到Cu@NCD溶液中以形成bipy-Cu@NCD複合材料，用於通過開啟機制對CIP進行超高靈敏度檢測。將CIP添加到bipy-Cu@NCD溶

液中會引導CIP-bipy-Cu共軛物的形成並釋放NCD，從而產生用於檢測CIP的回收螢光。 NCD用作螢光感測探針，Cu2+離子用作螢光淬滅劑，而聯吡啶在連接Cu2+和CIP中起著至關重要的作用。 bipy-Cu@NCD感測奈米探針可以在0.01 – 50μM的濃度範圍內以2級線性關係快速檢測CIP，並且在6分鐘內達到0.4 nM的偵測極限（LOD）。與其他19種干擾化學物質相比，bipy-Cu@NCD傳感探針對CIP的選擇性亦相當高。此外，bipy-Cu@NCD奈米探針可應用於檢測真實水樣中的CIP。當加標CIP濃度為0.1–0.9μM CIP時，回收率在（96±1.4）–（110±4.3

）％的範圍內。研究結果表明，NCD在金屬離子和藥物的選擇性檢測上具有優秀的潛能，綠色化學和環境應用上，為經濟高效且堅固耐用感測探針之開發開啟門戶。在第二項研究中，將製備好的NCD與g-C3N4和Bi2MoO6結合，構建NCD @ Bi2MoO6/g-C3N4奈米複合材料（NCD@BMCN），以增強CIP的光降解能力。 NCD @ BMCN具有先進的優勢，例如高比表面積，高光電流密度和低電阻，因此有著出色的電荷轉移效率，從而增強了CIP的光降解能力。本研究中探討，影響速率常數的關鍵參數，如贋一階速率常數在30分鐘內的範圍為0.036 – 0.13 min-1，具體取決於初始pH，光催化劑的用量和

陰離子的存在。羥基自由基（•OH）和超氧化物自由基（•O2−）亦被證明是降解過程中的主要反應物種。提出了一種間接的Z-方案，用於在NCD@BMCN上進行CIP光降解。以NCD作為介質，將電子從Bi2MoO6的導帶轉移到g-C3N4的價帶，從而增強了光降解作用。本研究也探討了此材料的降解穩定性，當在加入CIP的湖水中連續進行五次循環後，效率沒有發生明顯變化，也證實了NCD@BMCN光催化劑顯示出極高的CIP降解穩定性。這些結果表明，NCD@BMCN是用於降解CIP的有前途的材料，可以進一步探索以合成一種快速，生產且低成本的光催化劑，用於處理受藥物污染的水和廢水。此外本研究更證明了將NCD摻入g-

C3N4/α-Fe2O3核-殼奈米複合物中形成NCD@CNFO，用於甲氧芐啶的光電化學（PEC）降解和水分解。由NCD @ CNFO組成的光陽極在1.2 V電壓下的光電流密度為3.07 mA cm-2，是普通氫電極（NHE）的3倍。 NCD @ CNFO光電陽極可有效活化過氧單硫酸鹽（PMS），以提高TMP降解和製氫效率。結果顯示95％的甲氧芐啶（TMP）被降解，同時在一小時內產生H2，析出速率為550 µM cm-2 h-1。發現過氧化物（•O2−），羥基（•OH）自由基和單線態氧（1O2）在TMP的降解中起重要作用。 NCD@CNFO/PMS系統的PEC穩定性通過TMP降解和同時產生H2的

6個連續循環得到了證明。提出了Z方案機制來解釋NCD@CNFO/PMS系統的機制。根據LC-MS結果，提出了降解途徑以確定該過程的副產物。這些結果表明，開發基於NCD@CNFO/PMS系統的電催化劑具有很大的潛力，可用於抗生素的PEC降解和同步的H2生產，為環境污染和能源危機問題提供了另一種高效率的解決方案。