[发明专利]一种改性的镧/锆‑硫化锗/氧化铝复合光催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性的镧/锆-硫化锗/氧化铝复合光催化剂，属于催化领域。

背景技术

光催化技术以半导体材料为光催化剂,自然光作为激发光源,通过与污染物分子的界面相互作用实现特殊的催化或转化效应,使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子,从而达到降解环境中有害有机物的目的,该方法不会造成资源浪费与附加污染的形成,且操作简便,是一种绿色环保的高效处理技术。但是目前国内制备过程比较复杂，以及催化效果不是特别理想。我发明了一种镧、锆改性的镧/锆-硫化锗/氧化铝复合光催化剂的制备方法，该方法制备较为简单，催化效果也不错。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种改性的镧/锆-硫化锗/氧化铝复合光催化剂，催化效果好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种改性的镧/锆-硫化锗/氧化铝复合光催化剂，其制备方法包括以下步骤：

步骤1、取三颈圆底烧瓶,机械搅拌下通氮气除氧气后加入硼氢化钠和硫粉，搅拌处理1h;

步骤2、迅速加入去离子水,在持续通氮气密封下搅拌,待反应由浑池变澄清,即制得澄清的NaHS前驱体溶液；

步骤3、在小烧杯中加入去离子水,通氮气除氧气后加入氧化锗，然后转移到往复式振荡器，震荡处理为2h;

步骤4、震荡处理结束加入3-巯基丙酸，然后在水浴锅35℃下搅拌反应2h;

步骤5、充分搅拌后用0.1mol/L氢氧化钠(NaOH)溶液调节溶液的pH=9.0，然后转移到真空手套箱中在红外照射下磁力搅拌2h;

步骤6、然后将前面制备的新鲜NaHS前驱体溶液迅速倒入到小烧杯中,继续通氮气除氧气待溶液由无色变澄黄色后,倒入高压反应釜中160℃下反应40min,取出自然冷却；

步骤7、将冷却后的溶液离心处理6-8次（8000r/min）,洗涤并放入真空干燥箱中120℃烘干,得到硫化锗量子点光催化剂；

步骤8、将氧化铝溶于去离子水中搅拌处理70min后，并用0.1mol/LNaOH调节溶液的pH=12，使其在碱性环境中；

步骤9、然后将其溶液转移到高压反应釜中,并在180℃，氦气气氛下条件下反应24h。取出自然冷却,将冷却后的溶液离心6-8次（8000r/min）,洗涤并放入真空干燥箱中120℃烘干,得到改性纳米氧化铝；

步骤10、在一定质量分数的条件下,将前面制得的硫化锗，改性纳米氧化铝溶解到去离子水中,机械搅拌处理1h后,然后转移到三口烧瓶里并且加入表面活性剂十二烷基硫酸钠85℃下冷凝回流24 h,冷却至室温,离心,干燥得到硫化锗/氧化铝复合材料。

步骤11、将硝酸镧，硝酸锆混合溶于去离子水中，然后采用浸渍法：将制备的硫化锗/氧化铝复合材料浸渍到硝酸镧，硝酸锆的混合溶液里3h,然后在真空干燥箱110℃干燥8h,最终得到镧、锆改性的镧/锆-硫化锗/氧化铝复合光催化剂。

有益效果 : 本发明一种改性的镧/锆-硫化锗/氧化铝复合光催化剂。本实验采用3-巯基丙酸稳定剂合成的硫化锗量子点光催化剂,即半径小于或接近于激子玻尔半径的半导体纳米晶粒随着量子点粒径的减小,表面形成四凸不平的原子台阶,增加了化学反应的接触面积。由于纳米级粒子表面积的增加,使它的比表面积对反应速率的约束减小,表面缺陷和活性中心增加。然后再与光敏性能高的纳米氧化铝复合，在制备过程中通过冷凝回流、加入表面活性剂等可以增强其协同作用。其中实施例1 制取硝酸镧，硝酸锆，氧化锗，氧化铝10:8:13:17的样（单位份）。硝酸镧10份，硝酸锆 8份，氧化锗13份，氧化铝17份，硫粉5份，去离子水250份，硼氢化钠15份，3-巯基丙酸5份，表面活性剂十二烷基硫酸钠5份。实施例2制取硝酸镧，硝酸锆，氧化锗，氧化铝12:14:7:9的样（单位份）。硝酸镧12份，硝酸锆14份，氧化锗7份，氧化铝9份。其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。制得的镧、锆改性的镧/锆-硫化锗/氧化铝复合光催化剂催化效果最好。

具体实施方式

实施例1 制取硝酸镧，硝酸锆，氧化锗，氧化铝10:8:13:17的样（单位份）。硝酸镧10份，硝酸锆8份，氧化锗13份，氧化铝17份，硫粉5份，去离子水250份，硼氢化钠15份，3-巯基丙酸5份，表面活性剂十二烷基硫酸钠5份。

步骤1、取三颈圆底烧瓶,机械搅拌下通氮气除氧气后加入15份硼氢化钠和5份硫粉，搅拌处理1h;

步骤2、迅速加入50份去离子水,在持续通氮气密封下搅拌,待反应由浑池变澄清,即制得澄清的NaHS前驱体溶液；