[发明专利]一种复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合光催化剂及其制备方法，属于光催化技术领域，通过将α‑Fe₂O₃引入到MIL‑101(Cr)中，使α‑Fe₂O₃与MIL‑101(Cr)形成Z‑scheme结构，加强光生电子‑空穴对的分离，并进一步将CDs引入该体系中，用以修饰MIL‑101(Cr)/α‑Fe₂O₃，提高其光催化活性；引入CDs后，增加了复合材料的光吸收范围，进一步促进了光生电子‑空穴对的分离，从而有效提高了光催化活性。本发明制备的光催化剂CDs/MIL‑101(Cr)/α‑Fe₂O₃，在可见光下降解污水中的卡马西平展现出了优异的光催化活性，能够在60min内将30mg/L的卡马西平完全降解。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其是一种复合光催化剂及其制备方法，应用在光催化反应中。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，人类面临的环境污染日益严重，其中生活废水中的药物残留已经严重威胁到人们的生命健康，利用太阳能作为动力的光催化技术引起了人们的广泛关注，光催化的原理是在光能的照射下，催化剂产生光生电子-空穴对，通过与周围的物质发生氧化反应或还原反应，以实现对污染物的降解。光催化技术具有节能、高效、无二次污染等特点，被普遍认为是一种理想的环境治理技术。

金属有机框架材料(MOFs)是由无机金属中心与有机配体通过自组装而形成的晶体材料，具有结构多变、孔隙度高和比表面积大等特点，已成为多孔材料研究的热点之一。与大多数MOFs材料相比，MIL-101(Cr)具有更大的比表面积，孔体积和优良的稳定性，使其在催化领域得到了广泛的应用。但由于单一的MIL-101(Cr)材料禁带宽度较大，不易被激发，在光照条件下很难产生光生电子-空穴对。为了弥补MIL-101(Cr)的缺点，将MIL-101(Cr)与窄禁带宽度的半导体材料复合，被认为是一种很有前途的方法；α-Fe₂O₃具有较低的禁带宽度，而且成本低和无毒；将MIL-101(Cr)和α-Fe₂O₃复合，可以使MIL-101(Cr)材料的吸光性能向可见光区域扩展，从而提高光催化效果。传统的光催化材料对光的吸收利用率低，光生载流子容易复合，这限制了它们的光催化活性和应用。由于碳量子点具有良好的电子传输和接受能力，因此可以被用来修饰半导体以提高其光催化活性。引入碳量子点后，可以增加复合材料的光吸收范围，同时促进光生电子-空穴对的分离，从而大大提高光催化活性。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种复合光催化剂及其制备方法，通过将α-Fe₂O₃引入到MIL-101(Cr)中，使α-Fe₂O₃与MIL-101(Cr)形成Z-scheme结构，加强光生电子-空穴对的分离，并进一步将CDs引入该体系中，用以修饰MIL-101(Cr)/α-Fe₂O₃，制备的光催化剂CDs/MIL-101(Cr)/α-Fe₂O₃，在可见光下降解污水中的卡马西平展现出了优异的光催化活性，能够在60min内将30mg/L的卡马西平完全降解。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种复合光催化剂，所述的复合光催化剂为CDs/MIL-101(Cr)/α-Fe₂O₃，应用在光催化反应中。

一种复合光催化剂及其制备方法，包括以下步骤：