[发明专利]一种三元复合光催化剂的制备方法和用途

说明书

本发明属于纳米材料合成技术领域，特指一种三元复合光催化剂的制备方法和用途。首先利用简便的一步碱辅助超声处理法合成具有显著上转换荧光效应的碳量子点(CQDs)，然后通过湿化学法，在CQDs溶液中生成八面体结构的氧化银(Ag2O)，得到具有CQDs包覆层的CQDs/Ag2O复合物，最后再使用化学沉积和光沉积的方法在CQDs/Ag2O表面负载银(Ag)纳米粒子，可用于全光谱下降解罗丹明B等有机污染物。

技术领域

本发明属于纳米材料合成技术领域，首先利用简便的一步碱辅助超声处理法合成具有显著上转换荧光效应的碳量子点(CQDs)，然后通过湿化学法，在CQDs溶液中生成八面体结构的氧化银(Ag2O)，得到具有CQDs包覆层的CQDs/Ag2O复合物，最后再使用化学沉积和光沉积的方法在CQDs/Ag2O表面负载银(Ag)纳米粒子，可用于全光谱下降解罗丹明B等有机污染物。

背景技术

20世纪以来，人类在享受迅速发展的科技所带来的舒适和方便的同时，也饱尝了因为盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果。在生态环境日益恶化的今天，太阳能作为一种新兴的、极具潜力的可再生能源，它的开发使用受到广泛研究，很长一段时间内，太阳能的使用主要集中在两个方面，分别是光热转换领域和光电转换领域。而现阶段，利用太阳能作为能源，使用光催化技术降解有机污染物和光催化水解制氢成为了近些年的研究热点。自1972年TiO2单晶电极光分解水被报道以来，多相光催化制氢曾一度在世界范围内掀起热潮，虽然由于氢产率过于低下而进展缓慢，但此方面的探索并未因此中断。在降解各种环境介质中难降解污染物方面，半导体光催化表现出了强氧化性、污染物矿化完全、可直接利用太阳光等优点，近年来取得了较大进展。人们对环境问题的日益重视给此方面的研究以极大动力，如持久性有机污染物和内分泌干扰物等环境问题的出现，都成为多相光催化研究的切入点。

光催化研究的目标之一就是利用太阳光实现高效的光催化，因此只有提高光催化剂对太阳光的有效吸收和利用，才能从根本上提高其光催化的效率。目前多相光催化研究较多、活性较高的TiO2和ZnO等宽禁带半导体材料，仅能吸收λ≤387.5nm(3.2eV)的紫外光才能生成光生载流子(e-和h+)，诱发光催化反应。而近年来研究较多的非金属半导体g-C3N4的带隙约2.7eV，虽对可见光有一定的吸收，但是实际到达地表的太阳能辐射能量中，紫外成分(300-400nm)只有5％左右，可见光成分大约为50％，而45％的近红外光因光催化剂不能吸收而白白浪费。这种对太阳光的低利用率极大限制了光催化剂的大范围推广利用。虽然研究人员一直在努力探索拓展光催化剂的吸收光谱范围，但是努力的方向也在很长一段时间内都一直停留在可见光范围，却忽略了与可见光能量几乎相等的近红外光。因此如何高效地利用自然光进行光催化反应，开发能够响应长波长的近红外光催化剂正日益引起人们的兴趣。无论是拓展已有光催化剂的光吸收范围,还是开发新型光催化剂,其理论意义也是不言而喻的。