一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法

摘要

本发明公开了一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，将纳米金催化剂加入到硝基芳香烃类物质和含BH4－的盐的混合液中，进行降解处理；所述纳米金催化剂包括由多巴胺自聚合在氮化碳表面形成的聚多巴胺‑氮化碳载体，以及被该载体上的聚多巴胺还原的纳米金颗粒，所述聚多巴胺呈无定型态包覆片状的氮化碳，所述纳米金颗粒负载于聚多巴胺‑氮化碳载体表面，纳米金与聚多巴胺‑氮化碳载体的质量比为1～4∶30，聚多巴胺与氮化碳质量比为0.8～1.2∶1。本发明的方法，具有操作简单、反应迅速、催化剂易回收重复利用、降解效率高等优点，是一种可以广泛应用于处理硝基芳香烃的方法。

权利要求

1.一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，其特征在于，将纳米金催化剂加入到硝基芳香烃类物质和含BH4－的盐的混合液中，进行降解处理；

所述纳米金催化剂包括由多巴胺自聚合在氮化碳表面形成的聚多巴胺-氮化碳载体，以及被该载体上的聚多巴胺还原的纳米金颗粒，所述聚多巴胺呈无定型态包覆片状的氮化碳，所述纳米金颗粒负载于聚多巴胺-氮化碳载体表面，纳米金与聚多巴胺-氮化碳载体的质量比为1～4∶30，聚多巴胺与氮化碳质量比为0.8～1.2∶1。

2.根据权利要求1所述的利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，其特征在于，所述含BH4－的盐与硝基芳香烃类物质的摩尔比为100～

500∶1。

3.根据权利要求1或2所述的利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝-5基芳香烃类物质的方法，其特征在于，每3×10 mmol硝基芳香烃类物质加入所述纳米金催化剂2～14mg。

4.根据权利要求1或2所述的利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，其特征在于，所述含BH4－的盐为硼氢化钠，所述硝基芳香烃类物质包括选自对硝基酚、2,4-硝基酚中的一种。

5.根据权利要求1所述的利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，其特征在于，所述纳米金与聚多巴胺-氮化碳载体的质量比为2～4∶30。

6.根据权利要求1或5所述的利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，其特征在于，所述纳米金颗粒平均粒径为8nm～53nm。

7.根据权利要求1、2或5所述的利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，其特征在于，所述纳米金催化剂由包括以下步骤的方法制备而成：将多巴胺加入到氮化碳和pH 8.0～9.0的缓冲溶液的混合液中，使多巴胺发生自聚合，得到聚多巴胺-氮化碳载体；

将上述得到的聚多巴胺-氮化碳载体加入到含有Au3+的溶液中，5℃～40℃下充分搅拌，使Au3+还原为纳米金，得到由聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂。

8.根据权利要求7所述的利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，其特征在于，在多巴胺发生自聚合的反应中，搅拌反应15h～30h。

9.根据权利要求7所述的利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，其特征在于，所述含有Au3+的溶液为氯金酸溶液，浓度为0.04g/L～

0.16g/L。

10.根据权利要求7所述的利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，其特征在于，聚多巴胺-氮化碳载体加入到含有Au3+的溶液中，充分搅拌20h～30h。

说明书

一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝

基芳香烃类物质的方法

技术领域

[0001] 本发明属于硝基芳香烃类物质的还原处理领域，涉及一种利用碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，具体涉及一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂还原处理硝基芳香烃类物质的方法。

背景技术

[0002] 硝基芳香烃类物质(如对硝基酚、2-硝基酚、2,4-硝基酚、偶氮染料等)是重要的化工原料，广泛应用于农药、染料、炸药、医药等化工产品的生产。全世界每年排入环境中的苯胺和硝基苯类化合物约为1万t和3万t。随着化工产业的发展，这类化学品的需求日益上升，排入环境中的量也越来越高。而该类物质具有高毒性，被人体皮肤吸收或从呼吸道吸入会引起中毒及死亡。如何减少硝基芳香烃类物质对环境的污染，引起了人们的广泛关注。

[0003] 目前，国内外关于硝基芳香烃废水的处理主要有物理、化学、生物等方法。其中，纳米金作为一类重要的纳米材料，具有易合成、比表面积大、生物相容等优点，其特有的介电特性以及优良的催化作用使得其广泛应用于医药、化学、环境等领域。尤其是在还原硝基芳香烃类物质方面，具有很好的催化活性。而将高毒的硝基芳香烃类物质在纳米金催化剂的作用下还原为对应的胺类，一方面降低了硝基芳香烃的毒性，从而减少了其对环境的污染；另一方面，这些胺类可以用作化工原料，而进行工业生产。因此，用纳米金催化剂还原硝基芳香烃类物质具有较好的应用前景，对减少环境污染具有重要的意义。

[0004] 目前，研究者们尝试将纳米金胶体负载在合适的载体上来提高纳米金的稳定性，促进金催化剂的循环利用。传统的负载型纳米金催化剂制备方法有沉淀-沉积，共沉淀等，但是这些方法往往需要通过加沉淀剂的方式将金盐溶液的pH调为碱性，生成Au(OH)3沉淀，最后用一定手段将Au3+还原为纳米金。一般采用加入硼氢化钠、柠檬酸三钠、或者抗坏血酸等化学试剂作为还原剂还原氯金酸，但是这些物质均具有强还原性，可能对环境造成二次污染。

[0005] 氮化碳是一种具有类石墨烯结构的不含金属的聚合半导体材料，由于其具有较高的热化学稳定性、优良的电子传递能力以及较好的生物相容性而广泛应用于催化领域，是一类优良的碳载体。但是采用传统方法将纳米金负载在氮化碳上也需要加入硼氢化钠等化学试剂，不符合绿色化学的主题。

[0006] 此外，采用现有的纳米金催化剂还原处理硝基芳香烃类物质，催化效率并不理想，有的反应20min以上还不能反应完全。

发明内容

[0007] 本发明需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单、反应迅速、催化剂易回收利用、高效的利用新型氮化碳负载型纳米金催化剂还原处理硝基芳香烃类物质的方法，该方法对硝基芳香烃具有很好的降解效果。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

[0009] 一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，将纳米金催化剂加入到硝基芳香烃类物质和含BH4－的盐的混合液中，进行降解处理；

[0010] 所述纳米金催化剂包括由多巴胺自聚合在氮化碳表面形成的聚多巴胺-氮化碳载体，以及被该载体上的聚多巴胺还原的纳米金颗粒，所述聚多巴胺呈无定型态包覆片状的氮化碳，所述纳米金颗粒负载于聚多巴胺-氮化碳载体表面，纳米金与聚多巴胺-氮化碳载体的质量比为1～4∶30，聚多巴胺与氮化碳质量比为0.8～1.2∶1。

[0011] 优选的，所述含BH4－的盐与硝基芳香烃类物质的摩尔比为100～500∶1。

[0012] 优选的，每3×10-5mmol硝基芳香烃类物质加入所述纳米金催化剂2～14mg。

[0013] 优选的，所述含BH4－的盐为硼氢化钠，所述硝基芳香烃类物质包括选自对硝基酚、2,4-硝基酚或甲基橙中的一种或多种。

[0014] 优选的，所述纳米金与聚多巴胺-氮化碳载体的质量比为2～4∶30。

[0015] 优选的，所述纳米金颗粒平均粒径为8nm～53nm。

[0016] 在一些具体实施方式中，所述纳米金催化剂由包括以下步骤的方法制备而成：

[0017] 将多巴胺加入到氮化碳和pH 8.0～9.0的缓冲溶液的混合液中，使多巴胺发生自聚合，得到聚多巴胺-氮化碳载体；

[0018] 将上述得到的聚多巴胺-氮化碳载体加入到含有Au3+的溶液中，5℃～40℃下充分搅拌，使Au3+还原为纳米金，得到由聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂。

[0019] 优选的，在多巴胺发生自聚合的反应中，搅拌反应15h～30h。

[0020] 优选的，所述含有Au3+的溶液为氯金酸溶液，浓度为0.04g/L～0.16g/L。

[0021] 优选的，聚多巴胺-氮化碳载体加入到含有Au3+的溶液中，充分搅拌20h～30h。

[0022] 本发明方法所采用的利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂：由于多巴胺具有氨基和儿茶酚功能基团，能锚固在氮化碳表面。多巴胺在温和条件下(弱碱性)即能发生自聚合形成聚多巴胺，由此制得聚多巴胺-氮化碳载体(PDA-g-C3N4)。聚多巴胺具有丰富的氨基和儿茶酚基，能够还原Au3+生成纳米金，得到氮化碳负载型纳米金催化剂(PDA-g-C3N4/Au)。聚多巴胺-氮化碳载体与纳米金之间通过非共价键稳定结合，主要包括金属键、配位作用和分子间作用力。

[0023] 利用上述聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质时，在少量硼氢化钠存在的条件下，纳米金的催化作用被激活。硼氢化钠在水分子存在的条件下产生活性氢(H2)，活性氢被吸附到纳米金表面与纳米金形成Au-H中间体，同时纳米金成为氢化物转移的媒介。当目标物质(硝基芳香烃类物质)在硼氢化钠作用下形成盐，扩散并且吸附到纳米金表面时，纳米金表面的活性氢由纳米金的推动作用下转移到目标物质上，与目标物质形成加氢反应，目标物质得到氢而还原，硝基芳香烃被还原为相应的胺，达到降解的目的。

[0024] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0025] 1)多巴胺自聚合包裹在氮化碳表面，没有改变氮化碳的片状结构。片状氮化碳分散后呈无定型固体，因此本发明催化剂中的聚多巴胺为不规则无定型态，存在许多的边角氨基和儿茶酚功能基团，有利于吸附Au3+，并将其还原为纳米金。聚多巴胺作为无定型状包覆氮化碳，同时提供了类孔结构，具有比表面积大，与有机物接触广等优点，在实际应用中有利于催化还原硝基芳香烃类物质。相比纳米金胶体类催化剂，本发明的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂的金负载量大，能为纳米金提供较多的活性位点，具有更高的催化活性，催化效率更高，能高效降解硝基芳香烃。同时，通过调节氯金酸的量，可以调节纳米金的负载量，从而调整该金催化剂的催化效率。

[0026] 2)由于氮化碳具有较好的电子传递能力，当纳米金被硼氢化钠触发并得到活性氢后，氮化碳可以进一步促进电子转移而有利于吸附更多的活性氢以及目标物质，并且促进氢与目标物质的反应，从而加快反应。由于载体与纳米金的协同作用下，硼氢化钠与水反应而产生活性氢而无损失。同时由于氮化碳丰富的N结构，具有较好的质子吸附能力，可以吸引目标物质，使得纳米金的活性氢转移距离变短，有利于目标物质靠近催化剂，促进了传质而进一步促进反应，提高催化效率。因此，利用本发明的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质时，硼氢化钠的用量很少，在降解效率达最高的情形下，硼氢化钠与对硝基苯酚的摩尔比可以降至400∶1。

[0027] 3)由于上述两点，本发明的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂催化效率很高，处理硝基芳香烃类物质最快2～4min便基本反应完全。可以处理的硝基芳香烃类物质包括对硝基酚、2,4-硝基酚和甲基橙，也即不仅对简单的硝基芳香烃类物质具有较好的还原降解效果，对于复杂的偶氮染料如甲基橙也能达到还原降解的目的。

[0028] 4)聚多巴胺含有的丰富的氨基，可以和金属离子产生配位作用，进一步促进纳米金牢牢固定在载体上，从而促进了本发明的金催化剂的稳定性。同时由于载体具有优良的热化学稳定性，将纳米金负载于载体上后，有利于纳米金的循环利用和回收。

[0029] 综上，本发明利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂还原处理硝基芳香烃类物质的方法，具有操作简单、反应迅速、催化剂易回收重复利用、降解效率高等优点，是一种可以广泛应用于处理硝基芳香烃的方法。

[0030] 此外，由于聚多巴胺具有很好的生物相容性，无毒害作用，是一种绿色还原剂，弥补了由硼氢化钠等化学试剂还原纳米金可能会产生二次污染的弊端。本发明的由聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂具有高效、绿色安全、稳定性强，易于回收利用的优点。

附图说明

[0031] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

[0032] 图1为本实施例1中聚多巴胺还原氮化碳的负载型纳米金催化剂的SEM图。

[0033] 图2为本实施例1中聚多巴胺还原氮化碳的负载型纳米金催化剂的EDS图。

[0034] 图3为本实施例1中聚多巴胺还原氮化碳的负载型纳米金催化剂的TEM图。

[0035] 图4为本发明实施例2中不同金负载量条件下制备的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂对对硝基酚的降解效果图。

[0036] 图5为本发明实施例3中PDA-g-C3N4/Au(9)催化剂对对硝基酚、2,4-硝基酚和甲基橙的降解效果图。

[0037] 图6为本发明实施例4中PDA-g-C3N4/Au(9)催化剂的重复利用循环图。

[0038] 图7为本发明实施例5中不同硼氢化钠浓度下对硝基酚的降解效果图。

[0039] 图8为本发明实施例6中在不同催化剂用量条件下对对硝基酚的降解效率图。

具体实施方式

[0040] 在本发明采用的由聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂的制备过程中，所用氮化碳可以这样制备：将三聚氰胺煅烧，得到纯氮化碳固体。在一些实施例中，将三聚氰胺置于马弗炉中煅烧，煅烧温度550～650℃，保持1.5～2.5h。

[0041] 在本发明催化剂制备方法中，多巴胺自聚合在氮化碳上，聚多巴胺还原氯金酸均是在室温下进行，例如在5～40℃，下述实施例中的步骤(3)和(4)的反应是在20～30℃进行。

[0042] 多巴胺自聚合的步骤，是将纯氮化碳固体置于缓冲溶液中，再加入多巴胺粉末，得到氮化碳与多巴胺的混合溶液，使得多巴胺发生自聚合，优选搅拌反应15h～30h，得到聚多巴胺-氮化碳载体。

[0043] 缓冲溶液pH为8.0～9.0，例如可以采用Tris-HCl缓冲溶液。下述实施例所用的pH为8.0～9.0浓度为10mM的Tris-HCl缓冲溶液，可以这样制备：称取1.21g三羟甲基氨基甲烷(Tris)置于1L的烧杯中；加入约800mL去离子水，充分搅拌溶解后，缓慢加入浓盐酸(HCl)，边加边搅拌并测定其pH，直至pH达到8.0～9.0；将溶液定容至1L即得到pH为8.0～9.0浓度为10mM的Tris-HCl缓冲溶液。

[0044] 在一些实施例中，氮化碳固体置于缓冲溶液中，充分搅拌并超声。优选的，搅拌的转速为400r/min～1500r/min，超声时间为20min～30min。

[0045] 在一些实施例中，加入多巴胺粉末后，充分搅拌后过滤、洗涤、干燥。优选的，搅拌的转速为400r/min～1500r/min，洗涤次数为3～5次，所用洗涤剂为去离子水和乙醇，干燥条件为真空干燥，干燥时间为15～30h。

[0046] 还原氯金酸的步骤，是将氯金酸溶液与上述制备的聚多巴胺-氮化碳载体混合后，置于室温下充分搅拌，优选搅拌反应20h～30h，得到由聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂。在一些实施例中，充分搅拌后过滤、洗涤、干燥。优选的，搅拌的转速为400r/min～1500r/min，洗涤次数为3～5次，所用洗涤剂为去离子水和乙醇，所述干燥条件为真空干燥，干燥时间为15～30h。

[0047] 除了氯金酸外，还可以采用其他含Au3+的盐。反应所用氯金酸溶液浓度为0.04g/L～0.16g/L，更优选为0.08g/L～0.16g/L。在下述实施例中，可以这样来配制：将1g氯金酸固体，充分溶解于去离子水中，定容至100mL得到质量浓度为1％的氯金酸溶液，然后取1mL～4mL稀释到250mL去离子水中。

[0048] 在本发明的由聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂中，纳米金与聚多巴胺-氮化碳载体的质量比为1～4∶30，优选的质量比为2～4∶30，更优选为3∶30。

[0049] 本发明利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质－的方法，是将纳米金催化剂加入到硝基芳香烃类物质和含BH4 的盐的混合液中，进行降解处理。在一些具体实施方式中，先配制硝基芳香烃类物质的溶液，然后加入新鲜配制的含BH4－的盐溶液，充分混合，将本发明制备的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂，加入到上述制备的混合液中，在不同时间内测定其紫外分光光谱。

[0050] 所述含BH4－的盐优选为硼氢化钠。硼氢化钠与硝基芳香烃类物质的摩尔比为100～500∶1，优选为300～500∶1，更优选为400∶1。

[0051] 每3×10-5mmol硝基芳香烃类物质加入本发明制备的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂2～14mg，优选加入8～12mg，更优选加入10mg。

[0052] 本发明方法可以处理的硝基芳香烃类物质包括对硝基酚、2,4-硝基酚、甲基橙等。

[0053] 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

[0054] 以下实施例纳米金颗粒的平均粒径指的是线性平均粒径，测试方法为先测出不同金负载量催化剂的TEM，得到含有纳米金颗粒的TEM图，接着用分析软件取100个纳米金颗粒，量出其粒径，再计算这100个颗粒的平均粒径而得到。

[0055] 以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售，原料为分析纯。以下实施例中，若无特别说明，所得数据均是三次以上重复试验的平均值。

[0056] 实施例1

[0057] 一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，包括以下步骤：

[0058] 用去离子水配制浓度为0.02mM的对硝基酚溶液A，溶液A为淡黄色，测定其紫外分光光谱。取1.5mL制备好的A溶液，加入新鲜配制的浓度为8mM的NaBH4溶液B 1.5mL，充分混合后溶液呈淡黄绿色，测定其紫外分光光谱。将制备好的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂10mg，加入到上述制备的A与B的混合溶液中，在不同反应时间下用紫外分光光度计测定其紫外分光光谱。

[0059] 上述的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂，纳米金与PDA-g-C3N4载体的质量比为3∶30，聚多巴胺与氮化碳质量比为1∶1，还原后的纳米金的平均粒径为26nm。该聚多巴胺-氮化碳负载型纳米金催化剂的制备，包括以下步骤：

[0060] (1)称取10g三聚氰胺粉末放置于带盖的刚玉坩埚中，放置于马弗炉的中心位置；调节马弗炉的温度，以5℃/min的速率从室温上升到600℃，保持2h后使其自然降温至室温，得到黄色固体物质纯g-C3N4，放置于研钵中充分研碎成粉末，得到质量为7g的纯g-C3N4粉末。

[0061] (2)称取0.6g上述(1)步骤得到的纯g-C3N4粉末，放置于500mL烧杯中，加入Tris-HCl(10mM，pH为8.5)缓冲溶液300mL，充分搅拌后超声30min；

[0062] (3)称取0.6g多巴胺粉末，加入到上述步骤(2)制备得到的g-C3N4和Tris-HCl缓冲溶液的混合液中，在600r/min磁力搅拌下搅拌24h后，用去离子水和乙醇反复洗涤并在真空干燥箱中干燥24h，得到PDA-g-C3N4载体。

[0063] (4)取质量浓度为1％的氯金酸溶液3mL，稀释到250mL。取上述步骤(2)制备的PDA-g-C3N4载体300mg，浸没在稀释的氯金酸溶液中，在600r/min磁力搅拌下搅拌24h后，用去离子水和乙醇反复洗涤并在真空干燥箱中干燥24h，得到PDA-g-C3N4/Au(9)催化剂。

[0064] 各物质BET测试对比数据如下表：

[0065]2 -1 3 -1
样品 比表面积(mg ) 孔径(nm) 总孔容(cmg )
g-C3N4 12.38 21.6605 0.0736
PDA-g-C3N4 9.48 24.0758 0.0501
PDA-g-C3N4/Au(9) 7.14 25.2795 0.0404

[0066] 图1为本实施例1中聚多巴胺还原氮化碳的负载型纳米金催化剂的SEM图。从图1中可以看出，本发明制备的金催化剂中，多巴胺自聚合在氮化碳上，载体仍然呈片状，表明多巴胺的自聚合并没有改变氮化碳的形状与结构。同时纳米金颗粒被成功还原在载体表面，并且具有良好的分散性。

[0067] 图2为本实施例1中聚多巴胺还原氮化碳的负载型纳米金催化剂的EDS图。从图2中可以看出，本发明制备的聚多巴胺还原氮化碳的负载型纳米金催化剂含有C、N、O、Au，证明本方法成功制备得到了一种聚多巴胺还原氮化碳的负载型纳米金催化剂。

[0068] 图3为本实施例1中聚多巴胺还原氮化碳的负载型纳米金催化剂的TEM图。从图3中可以看出，氮化碳的片状结构完整，且没有发生变化，同时良好分散的纳米金被还原在载体上。

[0069] 实施例2

[0070] 一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，包括以下步骤：

[0071] 用去离子水配制浓度为0.02mM的对硝基酚溶液A，溶液A为淡黄色，测定其紫外分光光谱。取1.5mL制备好的A溶液，加入新鲜配制的浓度为8mM的NaBH4溶液B 1.5mL，充分混合后溶液呈淡黄绿色，测定其紫外分光光谱。取制备好的不同纳米金负载量的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂10mg，加入到上述制备的A与B的混合溶液中，在不同反应时间下用紫外分光光度计测定其紫外分光光谱。

[0072] 上述的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂，纳米金与PDA-g-C3N4载体的质量比分别为1∶30、2∶30、3∶30、4∶30，聚多巴胺与氮化碳质量比分别为1∶1、0.8∶1、1∶1、1.2∶1，还原后的纳米金的平均粒径为8nm～53nm。该聚多巴胺-氮化碳负载型纳米金催化剂的制备，包括以下步骤：

[0073] (1)称取10g三聚氰胺粉末放置于带盖的刚玉坩埚中，放置于马弗炉的中心位置；调节马弗炉的温度，以5℃/min的速率从室温上升到600℃，保持2h后使其自然降温至室温，得到黄色固体物质纯g-C3N4，放置于研钵中充分研碎成粉末，得到质量为7g的纯g-C3N4粉末。

[0074] (2)分别称取0.6g上述(1)步骤得到的纯g-C3N4粉末，放置于500mL烧杯中，加入Tris-HCl(10mM，pH为8.5)缓冲溶液300mL，充分搅拌后超声30min；

[0075] (3)称取0.6、0.48、0.6、0.72g多巴胺粉末，加入到上述步骤(2)制备得到的g-C3N4和Tris-HCl缓冲溶液的混合液中，在600r/min磁力搅拌下搅拌24h后，用去离子水和乙醇反复洗涤并在真空干燥箱中干燥24h，得到PDA-g-C3N4载体。

[0076] (4)分别取质量浓度为1％的氯金酸溶液1、2、3、4mL，稀释到250mL。取上述步骤(2)制备的PDA-g-C3N4载体300mg，浸没在稀释的氯金酸溶液中，在600r/min磁力搅拌下搅拌24h后，用去离子水和乙醇反复洗涤并在真空干燥箱中干燥24h，得到PDA-g-C3N4/Au(3)、PDA-g-C3N4/Au(6)、PDA-g-C3N4/Au(9)、PDA-g-C3N4/Au(12)催化剂。

[0077] 图4为本发明实施例2中不同金负载量条件下制备的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂对对硝基酚的降解效果图。从图4中可以看出，随着金负载量的增大，催化还原反应时间越短，但是当氯金酸溶液加入量为4mL时，反应时间反而更长，达到4min。可能的原因是随着负载量的增加，纳米金提供的活性位点越多，从而催化效率加快；当氯金酸溶液加入量为4mL时，氯金酸的量过多而导致纳米金有部分沉聚，分散性不够，提供的活性位点变少，而影响其催化效率。3mL氯金酸溶液加入量为最佳剂量，前1min反应迅速，2min基本能反应完全。这是由于该负载量制备的PDA-g-C3N4/Au(9)催化剂分散性好，提供的活性位点多，从而催化效率最高。通过计算该催化反应的动力学，发现该反应均符合一级动力学，且动力学常数分别为：K3＝0.0049s-1、K6＝0.0057s-1、K9＝0.0076s-1、K12＝0.0058s-1。

[0078] 实施例3

[0079] 一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，包括以下步骤：

[0080] 用去离子水分别配制浓度为0.02mM的对硝基酚、0.02mM的2,4-硝基酚和0.02mM的甲基橙溶液，分别取1.5mL制备好的上述溶液，加入新鲜配制的浓度为8mM的NaBH4溶液1.5mL，充分混合后测定其紫外分光光谱。取实施例1制备的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂10mg，加入到上述制备的混合溶液中，在不同反应时间下用紫外分光光度计测定其紫外分光光谱。

[0081] 图5为本发明实施例3中PDA-g-C3N4/Au(9)催化剂对对硝基酚、2,4-硝基酚和甲基橙的降解效果图(Ln(Ct/C0)～t曲线)。由图5中可以看出，本发明方法制备的负载型纳米金催化剂不仅对对硝基酚具有较高的降解效率，而且对2,4-硝基酚和甲基橙也具有较好的降解效果。其中，对硝基酚降解时间为2min，2,4-硝基酚降解时间为2.5min，甲基橙降解时间为3.5min。表明本发明方法制备的负载型纳米金催化剂对复杂分子目标污染物也有较好的降解效果，随着目标污染物的分子式越复杂，反应时间越长。同时计算得到三者的动力学常数分别为K对硝基酚＝0.0076s-1、K2，4-硝基酚＝0.0098s-1、K甲基橙＝0.0074s-1。

[0082] 实施例4

[0083] 一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，包括以下步骤：

[0084] 用去离子水分别配制浓度为0.02mM的对硝基酚溶液A，取1.5mL制备好的A溶液，加入新鲜配制的浓度为8mM的NaBH4溶液B 1.5mL，将A和B溶液充分混合后测定其紫外分光光谱。取实施例1制备的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂10mg，加入到上述制备的混合溶液中，在不同反应时间下用紫外分光光度计测定其紫外分光光谱。将反应后的金催化剂回收，洗涤、干燥后重复上述步骤。

[0085] 图6为本发明实施例4中PDA-g-C3N4/Au(9)催化剂的重复利用循环图，纵坐标为对硝基酚的转换率。由图可知，经过8次循环利用，该催化剂仍具有较好的活性(转换率保持93％以上)。表明本发明方法制备的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂具有较好的稳定性，易于回收重复利用。

[0086] 实施例5

[0087] 一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，包括以下步骤：

[0088] 用去离子水分别配制浓度为0.02mM的对硝基酚溶液A，取1.5mL制备好的A溶液，加入新鲜配制的浓度分别为2、4、6、8、10、12mM的NaBH4溶液B 1.5mL，将A和B溶液充分混合后测定其紫外分光光谱。取实施例1制备的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂10mg，加入到上述制备的混合溶液中，在不同反应时间下用紫外分光光度计测定其紫外分光光谱。

[0089] 图7为本发明实施例5中不同硼氢化钠浓度下对硝基酚的降解效果图。由图可知，随着硼氢化钠浓度的增加，动力学常数从最初的0.0041s-1依次增大到0.0076s-1，这表明本发明方法制备的负载型纳米金催化剂对对硝基酚的降解效率与硼氢化钠的浓度有很大的关系：随着硼氢化钠浓度的增加，降解效率也随之增大。但当硼氢化钠浓度达到8mM时，降解效率随即基本稳定，这是因为在该浓度条件下，对硝基酚已全部被还原，降解效率已达最高。因此，选择8mM硼氢化钠为最佳浓度。

[0090] 实施例6

[0091] 一种利用聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂处理硝基芳香烃类物质的方法，包括以下步骤：

[0092] 用去离子水分别配制浓度为0.02mM的对硝基酚溶液A，取1.5mL制备好的A溶液，加入新鲜配制的浓度分别为8mM的NaBH4溶液B 1.5mL，将A和B溶液充分混合后测定其紫外分光光谱。分别取实施例1制备的聚多巴胺还原的氮化碳负载型纳米金催化剂2、4、6、8、10、12、14mg，加入到上述制备的混合溶液中，在不同反应时间下用紫外分光光度计测定其紫外分光光谱。

[0093] 图8为本发明实施例6中在不同催化剂用量条件下对对硝基酚的降解效率图。由图可知，随着催化剂用量的增加，对硝基酚的动力学常数随着增大，表明随着催化剂用量的增加，对硝基酚的还原效率随之增高。但当催化剂用量达10mg时，催化效率变化较缓慢，这表明当催化剂用量超过10mg时，虽然催化效率有所增加，但是增加速率不如之前的剂量。这是由于随着反应的进行，由于对硝基酚的含量一定，当催化剂用量达到饱和时，虽然效率有所增加，但是由于没有更多的对硝基酚反应，因此催化效率增加速率有所下降。为了节约成本，本发明方法选择该催化剂的最佳剂量为10mg。

[0094] 上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。