[发明专利]一种染料敏化型黑色二氧化钛及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种染料敏化型黑色二氧化钛及其制备方法和应用，所述染料敏化型黑色二氧化钛包括黑色二氧化钛和修饰在所述黑色二氧化钛表面的具有发光特性的有机配合物。

技术领域

本发明涉及一种宽光谱响应的染料敏化型黑色二氧化钛及其制备、在光催化降解水体污染物、净化水体方向的应用。

背景技术

随着现代工业的发展，化石燃料的大量使用、工业污染物的大量排放，环境污染问题日益严重。水体污染和大气污染严重的危害着人们的身体健康。水体污染可引起急性和慢性中毒，诱发癌症，对人类社会发展和人类的健康生活造成极大的危害。

近年来，半导体催化剂在环境污染治理领域得到了越来越多的应用，二氧化钛由于具有化学稳定、自然界储备丰富、无毒、成本低廉、处理简单以及光学性质稳等特点，引起了大量学者的关注和研究。作为一种典型的半导体，其带隙只有～3.2eV，只能吸收波长小于390nm的紫外光，导致样品只能被紫外光激发，而紫外光在太阳光中仅占～5％，这极大的限制了其广泛的商业化应用。

近几年开发出来的黑色TiO₂，由于引入的大量氧空位、Ti³⁺或表面非晶层等，表现出优异的光吸收性能及光电催化活性引起了广泛关注。然而，现有技术的黑色TiO₂及基于黑色TiO₂的掺杂、复合材料虽然能在一定程度上提高光催化活性，但对太阳光的利用仍有限，其对太阳光的吸收仅占全光谱的15％—40％。另外，传统的染料敏化型二氧化钛(如专利CN 102688782A提到的方酸菁染料敏化二氧化钛)虽然可将二氧化钛的吸收光谱拓展至可见光，但其光催化性能较差，在降解亚甲基蓝实验中，3小时仅降解60％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽光谱响应的染料敏化型黑色二氧化钛及其制备、在光催化降解水体污染物、净化水体方向的应用。

在此，一方面，本发明提供一种染料敏化型黑色二氧化钛，所述染料敏化型黑色二氧化钛包括黑色二氧化钛和修饰在所述黑色二氧化钛表面的具有吸光和发光特性的有机配合物。关于“发光特性”，通常情况下染料分子含有生色基团，而这类基团均含有共轭结构，当光照射染料分子时，共轭结构就会吸收其中的某些波长的光线而发生能级跃迁，同时也会反射出剩余的光线，这就是肉眼所看到的染料颜色；其与黑色二氧化钛的作用原理是：染料分子吸收可见光后，受激发所产生的电子快速传递到黑钛的导带上，进而有利于羟基自由基，超氧自由基等各种自由基的形成，利于污染物的降解。