[发明专利]一种可响应可见光和近红外光的光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂领域，尤其涉及一种可响应可见光和近红外光的光催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，太阳能作为一种绿色洁净和取之不尽的能源，被认为是21世纪最有前途和应用价值的可再生能源之一。如何充分高效地将太阳能用于环境治理和新能源应用是目前众多科技工作者们最为关注的课题，其中利用太阳能进行光催化降解工业废水和有毒染料是一种非常有价值的途径。现如今，各种各样的光催化剂不断地被报道并取得了较好的成果，在众多的光催化剂中，二氧化钛（TiO₂）作为一种经典的光催化剂因其宽带刚好满足紫外光的电子能，因此在紫外光区能表现出非常好的光催化活性。

然而，在太阳光谱中，紫外光只占了5%的能量，而可见光和近红外光占了太阳总能量的95%，因此如何设计出一种可见光和近红外光响应的光催化剂对于高效利用太阳能、缓解当前环境污染和资源匮乏的不利局面具有重要的意义。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可响应可见光和近红外光的光催化剂及其制备方法，旨在解决现有的光催化剂无法有效利用可见光和近红外光能量的问题。

本发明的技术方案如下：

一种可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，包括步骤：

A、将黑磷晶体分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，冰水浴超声处理后再进行离心处理，得到黑磷纳米片分散液；

B、将硝酸银和十二胺混合搅拌制得银胺络合物溶液，将所述银胺络合物加入到均匀分散有纳米氧化物的有机溶剂中充分混合均匀，随后加入适量的醛类还原剂保持1~30h，制得银簇-纳米氧化物复合物分散液；

C、将所述黑磷纳米片分散液和所述银簇-纳米氧化物复合物分散液加入到有机溶剂中混合后，得到黑磷纳米片负载银簇-纳米氧化物的光催化剂。

所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述银簇-纳米氧化物复合物中，银簇的尺寸为1-5nm。

所述的黑磷纳米片负载银簇的纳米复合物的制备方法，其中，所述纳米氧化物为TiO₂、CeO₂、ZrO₂、Fe₃O₄或MnO₂中的一种或多种。

所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述醛类还原剂为甲醛、乙醛、丙醛或丁醛中的一种或多种。

所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述有机溶剂为环己烷、甲苯、己烷、乙醇或N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述硝酸银与十二胺的摩尔比为1:1-1:20。

所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述银胺络合物与纳米氧化物的摩尔比为1:1~1:100。

所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述黑磷纳米片与银簇-纳米氧化物复合物的摩尔比为100:1-1:1。

所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述步骤A具体包括：

A1、将黑磷晶体分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，冰水浴超声处理后得到混合液；

A2、以2000r/min的离心速度对所述混合液离心处理10-30min后，取离心液；

A3、以7000r/min的离心速度对所述离心液离心处理10-30min后，去掉离心液，将离心剩下的固体分散到N-甲基吡咯烷酮溶剂中，得到黑磷纳米片分散液。

一种可响应可见光和近红外光的光催化剂，其中，采用上述任意一种制备方法制备得到。

有益效果：本发明提供一种可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，通过十二胺改进的银镜反应将生成的银原子可控沉积到纳米氧化物表面得到银簇-纳米氧化物复合物，随后将所述银簇-纳米氧化物复合物负载到二维黑磷纳米片表面得到三元复合光催化剂，所述三元复合光催化剂中通过黑磷纳米片对可见光和近红外光的响应，激发产生的电子能够将负载在其表面的银簇-纳米氧化物激活，使所述银簇-纳米氧化物能够在可见光和近红外光区表现出优异的光催化活性；进一步地，通过改变黑磷纳米片表面负载的银簇-纳米氧化物的相对含量可调控三元复合光催化剂的光催化性能。

附图说明

图1为本发明一种可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法较佳实施例的流程图。