[发明专利]一种复合光触媒及其制备方法

说明书

本发明提供一种复合光触媒及其制备方法，属于光催化技术领域，其制备方法是以硝酸镉、硝酸铟为镉源和铟源，以硫代乙酰胺为硫源，在经二氧化碳气氛热处理的改性碳化钛纳米片上原位水热生成负载，再次在二氧化碳气氛下进行热处理氧化，得到以碳化钛纳米片为基体、以纳米碳点和纳米二氧化钛为过渡层、掺入铟制得镉铟的氧硫化掺杂产物为催化剂主体的复合光触媒材料，实现电子产生‑传递‑利用全过程的系统强化，提高其光催化效率。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，具体涉及一种复合光触媒及其制备方法。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)作为重要的气态污染物，不仅包括许多有毒有害物质，还是形成有机气溶胶、PM2.5与臭氧的重要前体物，极大地影响环境质量和人体健康。光催化氧化在光照条件下能将有毒有害的物质降解为无害的CO₂和H₂O，具有反应条件温和、成本低、矿化率高、适用范围广、二次污染少等特点，对于节能减排、减少有毒害颗粒物的产生、切实改善生活环境具有重要的研究意义。

商用二氧化钛(P25)是最具有代表性的光催化材料，已广泛应用于室内空气净化、工业有机废气治理等领域中。但P25具有带隙宽、光生电子-空穴复合率高的特点，这降低了其对太阳光的利用率；另外，P25比表面积较低，使其不能有效地吸附实际大气中低浓度的VOCs污染物，显著影响其光催化氧化的效率，这在很大程度上限制了P25在实际中的进一步应用，因此，发展更高效的复合光触媒材料是解决这些问题的关键。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种复合光触媒及其制备方法。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种复合光触媒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、剥层制备碳化钛纳米片；

S2、将所述碳化钛纳米片置于二氧化碳气氛下进行热处理，得到一次改性碳化钛纳米片；

S3、分别称取硝酸镉、硝酸铟并溶解在去离子水中，充分混合搅拌后加入硫代乙酰胺，混合均匀后加入0.1-1mol/L的盐酸溶液调节pH为酸性，再次充分混合搅拌后加入所述一次改性碳化钛纳米片并分散，将分散后的混合体系转入具有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，并在160℃-180℃的自生压力下保温反应8-12h，反应完成后冷却至室温，滤出沉淀，沉淀以去离子水洗涤，真空干燥至恒重，制得二次改性碳化钛纳米片；

其中，所述取硝酸镉与所述硝酸铟、所述硫代乙酰胺、所述一次改性碳化钛纳米片的质量比例为1：(2-2.2)：(2.1-2.4)：(0.7-0.8)；

S4、将所述二次改性碳化钛纳米片置于惰性气氛下进行热处理，然后将气氛切换为二氧化碳气氛并继续进行保温，冷却后制得所述复合光触媒。

优选的，所述制备方法还包括步骤S5：将步骤S4制得的产物置于氢气气氛下进行热处理，冷却后制得。

优选的，所述碳化钛纳米片的剥层制备方法包括以下步骤：

分别称取Ti、Al和TiC的粉末，以无水乙醇为溶剂，入球磨机中球磨混合，混合后干燥，压制成型后，在1300-1500℃和氩气保护气氛下保温煅烧2-4h，冷却后破碎粉磨得到钛碳化铝粉末；冰水浴条件下，将氟化锂和浓盐酸混合，加入所述钛碳化铝粉末，混合搅拌36-72h后分离沉淀并洗涤至中性，干燥制得所述碳化钛纳米片。

优选的，步骤S2所述热处理方法是：

在氩气气氛下，将所述碳化钛纳米片升温至600-800℃，待温度温度后将气氛切换为流动的二氧化碳-氩气混合气体，继续保温反应1-2h，反应完成后将气氛切换为氩气，自冷至室温，制得所述一次改性碳化钛纳米片。