[发明专利]一种中空N,B-GQDs-CdS@TiO2

说明书

本发明涉及一种中空N,B‑GQDs‑CdS@TiO₂纳米催化剂及其制备方法与应用，制备方法包括首先将N,B‑GQDs与PS@CdS配制成混合溶液，并依次经过静置与加热反应后，得到N,B‑GQDs‑PS@CdS；再向有机溶剂中分别加入N,B‑GQDs‑PS@CdS、钛源、聚乙烯吡咯烷酮，混合均匀，并加入去离子水并搅拌，之后依次经过水热反应与高温煅烧，即得到可用于有机污染物光降解催化反应的中空N,B‑GQDs‑CdS@TiO₂纳米催化剂。与现有技术相比，本发明所制备的中空N,B‑GQDs‑CdS@TiO₂纳米催化剂弥补了单一催化剂的不稳定性、活性位点少、光生电子和空穴复合和CdS自身光缺陷问题，显著提高了催化效率，拓展中空N,B‑GQDs‑CdS@TiO₂纳米催化剂在光催化领域的应用。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，涉及种中空N,B-GQDs-CdS@TiO₂纳米催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

催化剂最早由瑞典化学家贝采里乌斯发现，距今有100多年的历史，催化剂的种类很多，而且在化工生产中具有重要而广泛的应用。其中光催化剂作为催化剂中的重要分支，于1972年Fujishima在紫外光照射下采用TiO₂降解水时发现。自此以后便引起了半导体光催化剂的研究热潮，而光催化降解污染物则成为其中一个广受关注的研究方向。光催化剂通常是以TiO₂、银基材料、钨基材料、ZnO、CdS 等半导体材料为基础进行光催化降解的一类物质的总称，主要利用太阳光和紫外光发射的能量激发半导体中价带电子跃迁到高能导带，从而在价带留下电子、空穴，由此产生一部分光生电子(e^-)和空穴(h⁺)扩散到光催化剂的表面，最终与吸附在光催化剂表面的电子或电子受体发生氧化还原反应，从而形成由光催化剂的活性基团引发的系列化学反应。光催化剂因具有合适的能带电位、高化学稳定性、无毒无害、较高的光电转换效率、低成本、高活性等优点，而成为化工生产中不可替代的优选材料，广泛应用于有机合成、催化化学、环境治理、电化学和生物化学等领域。目前，大部分光催化剂是以TiO₂为基础进行负载、改性及复合等方法制备，但是由于催化剂自身条件的限制，该类光催化剂易出现光生电子和自身空穴发生复合，导致催化剂表面的活性位点丢失，进而降低光催化效率，阻碍了其进一步发展。因此对传统光催化剂进行改性来制备出高效率的光催化剂势在必行。

发明内容

本发明的目的就是提供一种中空N,B-GQDs-CdS@TiO₂纳米催化剂及其制备方法与应用，用于解决现有光催化剂对有机污染物的光催化降解效率低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种中空N,B-GQDs-CdS@TiO₂纳米催化剂的制备方法，包括：

1)将N,B-GQDs与PS@CdS配制成混合溶液，并依次经过静置与加热反应后，得到N,B-GQDs-PS@CdS；

2)向有机溶剂中分别加入N,B-GQDs-PS@CdS、钛源、聚乙烯吡咯烷酮，混合均匀，再加入去离子水并搅拌，之后依次经过水热反应与高温煅烧，即得到中空 N,B-GQDs-CdS@TiO₂纳米催化剂。

进一步地，步骤1)中，所述的N,B-GQDs与PS@CdS的质量比为(1-3):5；

静置过程中，静置温度为室温，静置时间为2-8h；

加热反应在惰性气体保护下进行，反应温度为80-120℃，反应时间为1-2h。

进一步地，步骤1)中，所述的N,B-GQDs的制备方法包括：