[发明专利]碳量子点/二氧化钛复合光催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种碳量子点/二氧化钛复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：S1：取钛醇盐和无水乙醇，搅拌均匀后得到A液；S2：取冰醋酸、蒸馏水以及无水乙醇搅拌均匀得到B液，调节B液的pH值为2‑3，向B液中加入碳量子点，混合均匀得到含有碳量子点的B液；S3：在一定温度下，将步骤S1中的A液滴加到含有碳量子点的B液中，然后搅拌均匀反应得到溶胶；S4：将步骤3中得到的溶胶进行干燥，干燥完后取出研磨，然后进行煅烧即得到碳量子点/二氧化钛复合光催化剂。本发明制得的复合光催化剂中碳量子点和二氧化钛复合效果好、复合均匀且其光催化性能优良。

技术领域

本发明涉及光催化剂的技术领域，具体涉及一种碳量子点/二氧化钛复合光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

二氧化钛具有许多独特的优势，包括稳定的化学性能、优异的光电化学性能、耐光腐蚀、对生物无毒、来源丰富，是一种高效的光催化剂，故常将其用于有机污染物的降解，空气的净化，杀菌和除雾器。由于二氧化钛带隙较宽，为3.2ev，一般只能吸收波长较短的紫外光，故其太阳能的利用率很低，只有3％～5％，并且由于光激发产生的电子空穴的复合，导致光量子效率低，使得其在半导体光催化剂的应用受到了限制。

有研究发现碳纳米材料可以作为电子存储器捕捉电子，从而阻止电子空穴对的重组。而且有些碳纳米材料如碳量子点的上转换光致发光性能可以使其吸收长波长的光而发射短波长的光进而可以不断激发半导体光催化剂形成电子空穴对。所以将碳纳米材料与半导体光催化剂进行复合提高催化效率将有很大的应用前景及意义。

发明专利(申请号201810046615.6)公开了铁掺杂碳量子点/二氧化钛复合光催化剂制备及降解甲醛的方法，该方法是分别制备量子点和二氧化钛，然后将两者复合，该方法容易导致两者复合不均匀，在实际应用中有较大的局限性。发明专利(申请号201710146818.8)公开了复合型光催化体系CQDs-KNbO₃及其制备方法和应用，提供了具有强氧化还原活性的复合光催化体系CQDs-KNbO₃，可实现在可见光照射下降解有机污染物的同时制氢，该发明降解速度较慢。发明专利(申请号201610344339.2)公开了碳量子点/钼酸铋纳米片复合光催化材料的制备方法，用于降解有机污染物罗丹明B，该专利是在先制备出钼酸铋的前提下将其置于水热条件下与相关碳量子点前驱体生成复合物，这使得在高温高压下钼酸铋容易团聚，容易导致复合物只是外表面能复合成功，这就导致其只适合在实验室进行，难以实际生产；另外，钼酸铋毒性是远大于二氧化钛的。发明专利(申请号201510214659.1)公开了一种氮掺杂碳量子点/二氧化钛复合材料的制备方法，用于光催化甲醇分解制氢，该专利也是在两种材料制备完成后在有机溶剂中进行简单陈化复合，也容易导致复合不均匀。因此，急需开发一种碳量子点与二氧化钛复合均匀、毒性小且降解有机污染物效率高的复合光催化剂的制备方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种碳量子点/二氧化钛复合光催化剂的制备方法，该方法使用的原料毒性小且制得的复合光催化剂中碳量子点和二氧化钛复合效果好且其光催化性能优良。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种碳量子点/二氧化钛复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：取钛醇盐和无水乙醇，搅拌均匀后得到A液；

S2：取冰醋酸、蒸馏水以及无水乙醇搅拌均匀得到B液，调节B液的pH值为2-3，向B液中加入碳量子点，混合均匀得到含有碳量子点的B液；

S3：在一定温度下，将步骤S1中的A液滴加到含有碳量子点的B液中，然后搅拌均匀反应得到溶胶；

S4：将步骤3中得到的溶胶进行干燥，干燥完后取出研磨，然后进行煅烧即得到碳量子点/二氧化钛复合光催化剂。

进一步地，步骤S3中在75-85℃的水浴条件下，向含有碳量子点的B液中滴加A液。