[發明專利]一種利用層層自組裝制備光催化材料的方法

有效

• 申請號: 201710347138.2
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN106984363B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 張以河;安琪;張茜;孟子霖
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 蔣常雪

本發明公開了一種利用層層自組裝制備光催化材料的方法，包括：(1)以聚烯丙基胺鹽酸鹽為聚電解質構筑基元，二維氧化鈦納米片為另一構筑基元，通過層層自組裝技術，構建聚電解質\二維氧化鈦納米片的多層膜；(2)利用滲透光化學交聯的方法，原位還原金納米粒子，制備得到光催化材料；本發明制備工藝簡單，時間周期短，綠色環保，復合多層膜生長均勻，可實現批量制備。

技術領域

本發明屬于材料化學層層自組裝制備技術領域和光催化材料技術領域，具體涉及一種利用層層自組裝制備光催化材料的方法，更具體涉及一種利用層層自組裝制備聚電解質-氧化鈦納米片-金納米粒子的方法。

背景技術

層層自組裝是利用基底從兩種或多種聚合物溶液中交替吸附以及其他多價物質之間互補的一種技術，因其能在固體表面生成具有功能性的薄膜，在生物傳感、藥物、基因傳遞、再生醫學、組織工程以及仿生醫學上的應用已經得到認可，層層自組裝技術是在過去幾十年，因為其成分組成可控、簡單、具有可調控性備受科研工作者的關注。因其組成的可控性，使得材料具有多功能性，制備的多層膜可用于光學、催化、能源、生物醫學等諸多領域。

氧化鈦納米片是通過剝離片層堆積結構的鈦酸鹽后獲得的二維單層的結構，氧化鈦納米片具有很多獨特的優異性質，如優良的光電化學特性、催化特性等，近年來二維氧化鈦納米片備受科研工作者的關注。

光催化反應在過去的40年中引起了相當大的關注。光催化反應可以簡單理解為太陽能+光催化劑→清潔能源+良好環境，在清潔能源產生的能源與環境領域有著巨大的潛力。利用太陽光水解產氫是解決能源環境問題的主要策略之一，因為氫氣作為清潔能源，具有零污染及燃燒值高等優點，是取代化石資源的主要途徑。

通過層層自組裝及后滲透光化學交聯的方法對構建的納米結構進行調控，制備金納米粒子負載的基于氧化鈦納米片的復合多層膜，并獲得尺寸可控、生長負載均勻的多層膜，并提高光催化產氫效率，是一項有創新性的研究課題。

發明內容

為了克服現有光催化材料難回收難負載的問題，且很難得以應用的不足，本發明提供了一種利用層層自組裝制備光催化材料的方法，該方法以聚烯丙基胺鹽酸鹽和二維氧化鈦納米片為基礎構筑單元，通過層層自組裝和光化學交聯的方法，制備出聚電解質-氧化鈦納米片復合多層膜，并表面原位還原氯金酸，得到尺寸可控，負載均勻的復合材料，本發明制備工藝簡單，時間周期短，復合多層膜生長均勻，可實現批量制備；目前大部分光催化材料都是粉體，較難回收，本發明制備的光催化材料為薄膜材料，回收較為方便，極大的降低了對環境的污染，綠色環保，符合可持續發展的要求。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種利用層層自組裝制備光催化材料的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟：

1)以聚烯丙基胺鹽酸鹽為聚電解質構筑基元，二維氧化鈦納米片為另一構筑基元，通過層層自組裝技術，構建聚電解質\二維氧化鈦納米片的多層膜；

2)利用滲透光化學交聯的方法，原位還原金納米粒子，制備得到聚電解質-氧化鈦納米片-金納米粒子復合多層膜的光催化材料。優選的，步驟1)中包括以下步驟：

a)將石英片浸泡在由質量分數30％的雙氧水和質量分數98％的濃硫酸按照體積分數3：7混合而成溶液中30min-1h，取出，沖洗，吹干，去除石英片表面的污染物，并使得石英片表面帶有羥基，可以與聚電解質發生組裝，得到處理后的石英基底；