[发明专利]一种高效降解染料的木质基CQDs/TiO2

说明书

本发明涉及一种利用木材加工剩余物(木粉)为原料制备木质基CQDs/TiO₂/MoS₂复合光催化材料的方法设计并构建了一种具有选择性及高效性的针对亚甲基蓝(MB)染料的降解剂。利用木质基碳量子点独特的纳米结构与TiO₂结合，得到的复合材料再与MoS₂结合，不仅增加了材料的空穴电子对和比表面积，同时使其具有更多的活性位点，而且改善了TiO₂纳米材料易团聚的缺点。可以取代传统且单一的TiO₂光催化材料，实现对污水中染料的高效光催化降解实现了针对印染工业中阴离子偶氮染料的高效选择性吸附。传统制备的TiO₂光催化材料方法中TiO₂的禁带宽度较宽，对可见光的吸收较弱，因此利用CQDs和TiO₂进行复合再加入助催剂MoS₂可以有效的提高TiO₂的光催化效率。而本发明采用简单的一步水热法工艺制备出暴露更多的吸附活性位点的、高降解能力的、不易团聚的纳米级别的木质基CQDs/TiO₂/MoS₂复合光催化材料，可应用于亚甲基蓝(MB)染料的高效选择性吸附等领域。此种制造方法原料易得、操作工艺简便、成本低廉，适合工业化推广，是一种绿色环保的光催化材料制造技术。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料制备方法，特别涉及一种利用木材加工剩余物制备一种具有高效光催化性能的碳量子点/钛钼复合材料的制造方法。

背景技术

随着工业的发展，环境污染问题逐渐严重，而工业废水对环境造成的污染也越来越多的受到关注。近年来对于纺织、造纸和塑料的需求日益增长，其中使用有机染料产生的废水已成为水污染的主要来源之一。另外染料废水进入水体还会滋生水中细菌的快速生长，消耗水中溶解氧，久而久之，使得水中具有高毒性和恶臭味，并对人类造成严重危害。因此，有机染料污染问题变得十分严峻。光催化技术因其绿色、节能、安全以及广谱长效的优点脱颖而成为除去印染厂废水中有机污染物的最简单、高效、经济的技术之一。因此，高效净化印染废水的需求推动了对具有高效性的光催化复合材料的研究。

多年来专家学者已经研究并制备了许多种光催化材料。尤其自发现尺寸小于10nm的新型碳纳米材料荧光碳点以来，由于其毒性小、生物相容性好、在水溶液中的稳定性、可调谐的光学和电子特性、激发依赖性发射、合成容易且成本低等优点，引起了诸多学者的研究兴趣。尤其是将其与半导体材料或其他微纳米材料复合用在光催化等领域。TiO₂作为一种氧化物半导体因其在太阳能转化和环境净化方面的优异性能成为了一种理想的光催化剂，已被广泛地应用于光催化领域。如具有高的光电转换效率，良好的生物相容性，无毒且低成本。TiO₂也广泛用于光催化处理环境污染，吸附等问题。MoS₂由于物理化学性质独特，因此应用在光电化学电池、加氢脱硫和润滑等众多领域。单层半导体MoS₂具有催化活性位点和近红外光吸收等特点，该特点与贵金属催化剂相似，使其在物理、化学、生物等领域受到研究者们的广泛研究，特别是在催化领域。近年来许多专家在研究中发现，MoS₂具有类似于贵金属的丰富活性位，并且具有较大的导电电荷。因此，作为助催化剂MoS₂可以达到增加光催化剂的活性位点和降低电子-空穴复合率的双重作用。