[发明专利]一种太阳光全波段光催化复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种太阳光全波段光催化复合材料及其制备方法，该材料为纳米TiO₂/VS₄复合材料。本发明方法为一步水热合成直接得到产物的制备方法，具有操作简单、环境友好、耗能低等优点；本发明的复合材料是VS₄包覆TiO₂核壳结构的光催化剂，可以抑制光生电子‑空穴的快速复合，提高光催化效率；同时综合TiO₂具有优异的紫外光催化效果和VS₄具有优异的可见与近红外光催化效果，使复合材料最大限度的利用从紫外光到近红外光的太阳光全波段进行光催化，对于促进自然太阳光光催化技术应用，缓解能源危机以及加强环境治理具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及光催化领域，具体涉及一种太阳光全波段光催化复合材料的制备方法。

背景技术

能源短缺和环境污染是当前人类面临的重大挑战，利用太阳光催化分解水制氢制氧、还原二氧化碳和降解有机污染物是光催化领域重要的研究热点。在实现太阳光催化的过程中，构建高效的光催化剂体系起到了决定性的作用。自从1972年Nature上发表了关于TiO₂在紫外光的照射下将水分解为氢气和氧气后，人们从各个领域对TiO₂光催化进行了深入的研究，探索光催化过程的原理，致力提高光催化效率。研究表明TiO₂可作为一种高效、无毒、稳定的光催化剂。但由于TiO₂ 的带隙较宽(约3.2 eV)，仅具有波长较短的紫外光催化活性。然而，紫外光仅占总太阳光强的大约4%，从而限制了其广泛应用。为弥补TiO₂光谱吸收范围较窄的不足，改善催化效率，大量的研究对TiO₂进行燃料敏化、量子点敏化等表面修饰改性。可见光占总太阳光强的大约48%，所以吸引人们对可见光催化剂掺杂TiO₂改性方面的研究，以拓宽光催化剂光谱吸收范围。然而，在太阳光谱中，近红外光占总太阳光强的大约44%，却一直以来没有合适的光催化剂对近红外光波段实现有效利用，以致不能最大限度的利用从紫外光到近红外光的太阳光全波段进行光催化。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提供一种太阳光全波段（紫外光，可见光与近红外光）光催化复合材料，该光催化复合材料为纳米TiO₂/VS₄的复合材料。

一种太阳光全波段光催化复合材料的制备方法，具体是按以下步骤合成：一、将一定量的偏钒酸铵溶于25 ml蒸馏水中搅拌均匀形成溶液A；将一定量的硫代乙酰胺溶于25ml乙二醇中搅拌均匀形成溶液B；将所述溶液A逐滴加入到溶液B中得到混合溶液C；将所述混合溶液C在60 ℃下充分搅拌均匀；二、将一定量的钛酸丁酯和异丙醇置于烧杯中，快速加入50 ml蒸馏水搅拌1 h，然后加入一定量的十二烷基苯磺酸钠搅拌均匀形成溶液D; 将所述混合溶液C逐滴加入到溶液D中磁力搅拌2 h得到溶液E；三、将所述溶液E移入反应釜，置换H₂，置换之后将H₂的压强调到0.01~0.1MPa；将反应釜放进油浴锅中，设置搅拌速率为400r/min，温度为100~180 ℃，反应时间为4~24 h；四、所得产物用乙醇和蒸馏水清洗至中性，离心分离，80 ℃烘干后在300~500 ℃真空烧结2 h，冷却后得到TiO₂/VS₄的复合材料。

本发明具有以下优点：一、本发明方法为一步水热合成直接得到产物的制备方法，具有操作简单、环境友好、耗能低等优点；二、本发明的复合材料是VS₄包覆TiO₂核壳结构的光催化剂，可以抑制光生电子-空穴的快速复合，提高光催化效率；三、本发明综合TiO₂具有优异的紫外光催化效果和VS₄具有优异的可见与近红外光催化效果，使复合材料最大限度的利用从紫外光到近红外光的太阳光全波段进行光催化。

具体实施方式