[发明专利]一种β-CD-AuNS@TiO2

说明书

一种β‑CD‑AuNS@TiO₂复合光催化剂的制备及其应用，涉及有机‑无机纳米复合材料的制备及其应用。是要解决在光催化应用中TiO₂对可见光的利用率较低，污染物吸附性差的问题。利用简单、无毒、无污染的种子生长法制备AuNS，将TiO₂包裹在AuNS的表面，再将大环超分子β‑CD功能化在TiO₂的表面，制备有机‑无机纳米复合材料，改变传统TiO₂可见光利用率低的问题，并使其具有优异的光催化性能。

技术领域

本发明涉及有机-无机纳米复合材料领域，涉及一种β-CD-AuNS@TiO₂复合光催化剂的制备及其应用。

背景技术

现如今人们的生活质量越来越高，也带来了许多的问题，全球环境污染、能源危机、人类疾病困扰都是人类要长期要解决的问题。纳米技术作为二十一世纪被认为是最重要的科学技术之一，对解决人类面临的问题具有极大的优越性。

核壳结构纳米复合材料已经成为纳米科学技术中一个重要的研究领域。这种复合结构和组成促成了新颖的、意义重大的物理学、化学及其生物学性质。光的控制使用在纳米材料的等离子体应用上得到了提升，从能源利用到人类健康。各种各样的性质的利用体现在不同的研究领域上，医疗医药领域、环境保护、能源开发利用等等。

光催化降解污染物因具有低成本、高效性等优点而备受科研工作者的关注。TiO₂具有化学性质稳定、无毒、无污染、活性高等优点而被广泛应用于光催化降解污染物。但TiO₂因禁带(3.2 eV)宽度较宽、对太阳光的利用效率较低及光生电子-空穴易于复合等弊端严重制约了其光催化活性。研究表明,通过金属与非金属掺杂等方法能有效改善TiO₂的光催化活性。用各向异性的AuNS修饰TiO₂可有效提高其光催化活性，这是因为AuNS尖峰周围局部能够产生极大的电磁场,能够有效增加AuNS与TiO₂界面的热电子数量，此外,由于AuNS的等离子体作用，能够将二氧化钛的吸收光谱拓展到可见光区域。

超分子化学是基于分子间非共价键相互作用而形成的分子聚集体化学，其中，大环主体分子及其主客体识别是超分子化学研究的基础和重要组成部分。β-CD是一种具有内疏水、外亲水的独特空腔结构的环状寡糖。这种独特的分子空腔结构可以使许多大小匹配、极性相近的有机分子进入腔内形成宿主-客体包合复合物。将超分子化学中的主客体特异性识别引入到选择性光催化领域，将其与纳米粒子相结合，具有独特的优势和广阔的应用前景。

发明内容

本发明是要解决TiO₂禁带(3.2 eV)宽度较宽、对太阳光的利用效率较低及光生电子-空穴易于复合，传统的二氧化钛纳米粒子对污染物的吸附性差的问题，提供一种β-环糊精-金纳米星@二氧化钛复合光催化材料的制备方法及其应用。

本发明一种β-CD-AuNS@TiO₂复合光催化剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

一、将通过种子生长法制备的金纳米粒子用去离子水洗涤并烘干，加入十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和NaOH溶液。在剧烈的搅拌下逐滴分批次滴加用甲醇（MeOH）配置的双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯（TDB）的钛源溶液，并洗涤烘干得到样品AuNS@TiO₂；

二、将大环超分子β-CD溶于DMF中，超声分散，转移至在磁力搅拌器上剧烈搅拌，再加入样品AuNS@TiO₂；

三、将步骤二得到的溶液搅拌后装入不锈钢反应釜中，放入一定温度的烘箱内恒温加热24-36 h，逐步程序降温至室温。分别用水、DMF和无水乙醇洗涤并烘干，即得到β-CD-AuNS@TiO₂复合光催化材料。

进一步的，步骤一所述的CTAB为0.0003-0.0005 mol、NaOH为0.8-0.1 mol。