[發(fā)明專(zhuān)利]一種復(fù)合型光催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710271195.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106984312B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐藝軍;袁嵐;唐紫蓉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J23/68
• 分類(lèi)號(hào): B01J23/68;C07C209/36;C07C211/51;C07C211/52;C07C211/47;C07C213/02;C07C217/84
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊;林捷

本發(fā)明屬于光催化劑的制備領(lǐng)域，具體涉及一種簡(jiǎn)單合成的Au?TiO₂?Bi₂WO₆光催化劑及其制備方法。以TiO₂納米片作為材料核心，通過(guò)簡(jiǎn)單的靜電自組裝的方法將其與Bi₂WO₆納米片和Au納米粒子復(fù)合得到Au納米粒子負(fù)載的TiO₂?Bi₂WO₆二維?二維復(fù)合型光催化劑。本發(fā)明首次將Au?TiO₂?Bi₂WO₆復(fù)合光催化劑用于水相光催化選擇性還原取代硝基苯。合成的Au?TiO₂?Bi₂WO₆光催化劑具有高催化效率和高選擇性。該催化劑制備方法簡(jiǎn)單，方便回收重復(fù)利用，該復(fù)合型光催化材料在材料制備技術(shù)領(lǐng)域和選擇性有機(jī)合成領(lǐng)域具有廣泛地實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑制備以及環(huán)境和能源的可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合型光催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

通過(guò)人工光合作用直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能為解決能源和環(huán)境危機(jī)提供了一種綠色環(huán)保的途徑。這一先進(jìn)技術(shù)的核心問(wèn)題是設(shè)計(jì)高效的催化劑以期最大限度地吸收太陽(yáng)光來(lái)產(chǎn)生大量的光生載流子從而驅(qū)動(dòng)氧化還原反應(yīng)。然而，大多數(shù)傳統(tǒng)的半導(dǎo)體催化劑由于電子空穴對(duì)的復(fù)合率高而很難達(dá)到理想的太陽(yáng)能利用率。半導(dǎo)體與半導(dǎo)體的復(fù)合以及半導(dǎo)體上的金屬負(fù)載為提高電子空穴的分離效率提供了良好途徑。但是單一的載流子分離途徑并不能最大化的提高其分離效率，而將多種通道的載流子轉(zhuǎn)移有效的結(jié)合起來(lái)則為分離效率最大化提供了新的可能。

半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)是提高電子空穴分離效率的常用策略之一，其中二維-二維異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑由于其良好的界面接觸被認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)更好的載流子分離效率。另一方面，金屬粒子在半導(dǎo)體表面的負(fù)載可以通過(guò)轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體導(dǎo)帶上的電子來(lái)促進(jìn)載流子的分離；并且，對(duì)于有表面等離子共振效應(yīng)（SPR）的金屬粒子，比如Au和Ag，它們可以通過(guò)SPR增強(qiáng)效應(yīng)來(lái)進(jìn)一步提高光催化活性。于是，我們用兩步靜電自組裝的方法設(shè)計(jì)合成了一個(gè)Au納米顆粒負(fù)載的TiO₂-Bi₂WO₆二維-二維復(fù)合光催化劑，并考察了其在光催化選擇性還原芳香硝基化合物方面的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種Au-TiO₂-Bi₂WO₆復(fù)合型光催化劑及其制備方法，該催化劑易于制備，對(duì)環(huán)境友好；該Au-TiO₂-Bi₂WO₆催化劑通過(guò)有效結(jié)合多種電子轉(zhuǎn)移途徑實(shí)現(xiàn)了高的電子空穴分離效率和光催化還原取代硝基苯到相應(yīng)胺的活性。

所述的取代硝基苯及相應(yīng)胺具有如下結(jié)構(gòu)：

、、、、、、、、、

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種Au-TiO₂-Bi₂WO₆光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）TiO₂納米片的制備：將5 ml鈦酸正四丁酯（Ti(OBu)₄）和1 ml氫氟酸（HF）混合攪拌均勻后轉(zhuǎn)移到50 ml反應(yīng)釜中，在180 ℃下水熱24 h，然后離心、洗滌、干燥得到TiO₂納米片；

（2）TiO₂納米片的修飾：將步驟（1）制得的TiO₂納米片用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）修飾，得到表面帶正電的TiO₂納米片；