[发明专利]一种三元复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种三元复合光催化剂及其制备方法和应用。本发明的三元复合光催化剂由多孔石墨烯、镱铌氧酸盐和钬钪铒三金属量子点混合后进行球磨和煅烧制成。本发明的三元复合光催化剂的制备方法包括以下步骤：1）制备多孔石墨烯；2）制备镱铌氧酸盐；3）制备钬钪铒三金属量子点；4）将多孔石墨烯、镱铌氧酸盐和钬钪铒三金属量子点混合进行球磨，进行煅烧，即得三元复合光催化剂。本发明的三元复合光催化剂的光稳定性优异、光催化效果好，且应用过程中无需采用牺牲剂或光辅助剂，清洁、节能环保。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，具体涉及一种三元复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

光催化技术是一种基于光催化剂在光照条件下具有的氧化还原能力，从而实现净化污染物、物质合成、物质转化等功能的绿色技术。通常情况下，光催化氧化反应以半导体为催化剂，以光为能量，将有机物降解为二氧化碳和水。因此，光催化技术是一种高效、安全的环境友好型环境净化技术，在能源和环境领域有着重要应用前景。

光催化剂是光催化技术的关键，其性能优劣对于光催化技术能否实现实际应用具有决定性作用。目前，常见的光催化剂大都存在明显的缺陷，难以完全满足实际应用的需求，具体表现在以下几个方面：1）光催化剂容易发生光生电子-空穴对复合，电子传输效率低，光催化效果差；2）光催化剂在应用过程中大都需要采用牺牲剂或辅助催化剂来提高其光催化效果，成本高，且容易造成二次污染；3）复合型光催化剂中各组分的相互作用较弱，光催化剂的稳定性较差，实际的光催化效果较差。

因此，开发一种光稳定性优异、光催化效果好的光催化剂对于实现光催化技术的大规模实际应用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三元复合光催化剂及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种三元复合光催化剂，其由多孔石墨烯、镱铌氧酸盐和钬钪铒三金属量子点混合后进行球磨和煅烧制成。

优选的，所述多孔石墨烯、镱铌氧酸盐、钬钪铒三金属量子点的质量比为3:1.6～2.4:0.8～1.2。

优选的，所述钬钪铒三金属量子点的粒径为3nm～8nm。

优选的，所述煅烧的具体操作为：先以4℃/min～6℃/min的升温速率升温至200℃～600℃，保温10h～15h，再以8℃/min～12℃/min的升温速率升温至1000℃～1200℃，同时施加80MPa～100MPa的压力，保温保压20h～30h。

上述三元复合光催化剂的制备方法包括以下步骤：

1）将海胆壳粉碎后进行冷冻干燥，进行碳化和变频次声波剥离，进行载能离子束-聚焦离子束刻蚀，得到多孔石墨烯；

2）将K₇HNb₆O₁₉、硝酸镱、碳酸钠、磷酸锂、3-氨基-1,2,4-三氮唑和2-三-正-丁基甲锡烷基吡啶加水分散，进行微波反应，得到镱铌氧酸盐；

3）将可溶性钬盐、可溶性钪盐和可溶性铒盐加水分散，再加入酰胺类化合物和脂肪胺类化合物，进行水热反应，得到钬钪铒三金属量子点；

4）将多孔石墨烯、镱铌氧酸盐和钬钪铒三金属量子点混合进行球磨，进行煅烧，即得三元复合光催化剂。

优选的，步骤1）所述海胆壳粉碎后压制成方砖状再进行冷冻干燥。

优选的，步骤1）所述冷冻干燥在-200℃～-50℃下进行。

优选的，步骤1）所述碳化在1500℃～2000℃下进行。

优选的，步骤1）所述变频次声波的频率为4Hz～7Hz。