[發明專利]一種可響應可見光和近紅外光的光催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710849774.5
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107469843A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 屈軍樂;王鑫
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: B01J27/14
• 分類號: B01J27/14;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙)44268
• 代理人: 王永文,劉文求

技術領域

本發明涉及光催化劑領域，尤其涉及一種可響應可見光和近紅外光的光催化劑及其制備方法。

背景技術

目前，太陽能作為一種綠色潔凈和取之不盡的能源，被認為是21世紀最有前途和應用價值的可再生能源之一。如何充分高效地將太陽能用于環境治理和新能源應用是目前眾多科技工作者們最為關注的課題，其中利用太陽能進行光催化降解工業廢水和有毒染料是一種非常有價值的途徑。現如今，各種各樣的光催化劑不斷地被報道并取得了較好的成果，在眾多的光催化劑中，二氧化鈦（TiO₂）作為一種經典的光催化劑因其寬帶剛好滿足紫外光的電子能，因此在紫外光區能表現出非常好的光催化活性。

然而，在太陽光譜中，紫外光只占了5%的能量，而可見光和近紅外光占了太陽總能量的95%，因此如何設計出一種可見光和近紅外光響應的光催化劑對于高效利用太陽能、緩解當前環境污染和資源匱乏的不利局面具有重要的意義。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種可響應可見光和近紅外光的光催化劑及其制備方法，旨在解決現有的光催化劑無法有效利用可見光和近紅外光能量的問題。

本發明的技術方案如下：

一種可響應可見光和近紅外光的光催化劑的制備方法，其中，包括步驟：

A、將黑磷晶體分散在N-甲基吡咯烷酮溶劑中，冰水浴超聲處理后再進行離心處理，得到黑磷納米片分散液；

B、將硝酸銀和十二胺混合攪拌制得銀胺絡合物溶液，將所述銀胺絡合物加入到均勻分散有納米氧化物的有機溶劑中充分混合均勻，隨后加入適量的醛類還原劑保持1~30h，制得銀簇-納米氧化物復合物分散液；

C、將所述黑磷納米片分散液和所述銀簇-納米氧化物復合物分散液加入到有機溶劑中混合后，得到黑磷納米片負載銀簇-納米氧化物的光催化劑。

所述的可響應可見光和近紅外光的光催化劑的制備方法，其中，所述銀簇-納米氧化物復合物中，銀簇的尺寸為1-5nm。

所述的黑磷納米片負載銀簇的納米復合物的制備方法，其中，所述納米氧化物為TiO₂、CeO₂、ZrO₂、Fe₃O₄或MnO₂中的一種或多種。

所述的可響應可見光和近紅外光的光催化劑的制備方法，其中，所述醛類還原劑為甲醛、乙醛、丙醛或丁醛中的一種或多種。

所述的可響應可見光和近紅外光的光催化劑的制備方法，其中，所述有機溶劑為環己烷、甲苯、己烷、乙醇或N-甲基吡咯烷酮中的一種或多種。

所述的可響應可見光和近紅外光的光催化劑的制備方法，其中，所述硝酸銀與十二胺的摩爾比為1:1-1:20。

所述的可響應可見光和近紅外光的光催化劑的制備方法，其中，所述銀胺絡合物與納米氧化物的摩爾比為1:1~1:100。

所述的可響應可見光和近紅外光的光催化劑的制備方法，其中，所述黑磷納米片與銀簇-納米氧化物復合物的摩爾比為100:1-1:1。

所述的可響應可見光和近紅外光的光催化劑的制備方法，其中，所述步驟A具體包括：

A1、將黑磷晶體分散在N-甲基吡咯烷酮溶劑中，冰水浴超聲處理后得到混合液；

A2、以2000r/min的離心速度對所述混合液離心處理10-30min后，取離心液；

A3、以7000r/min的離心速度對所述離心液離心處理10-30min后，去掉離心液，將離心剩下的固體分散到N-甲基吡咯烷酮溶劑中，得到黑磷納米片分散液。

一種可響應可見光和近紅外光的光催化劑，其中，采用上述任意一種制備方法制備得到。

有益效果：本發明提供一種可響應可見光和近紅外光的光催化劑的制備方法，通過十二胺改進的銀鏡反應將生成的銀原子可控沉積到納米氧化物表面得到銀簇-納米氧化物復合物，隨后將所述銀簇-納米氧化物復合物負載到二維黑磷納米片表面得到三元復合光催化劑，所述三元復合光催化劑中通過黑磷納米片對可見光和近紅外光的響應，激發產生的電子能夠將負載在其表面的銀簇-納米氧化物激活，使所述銀簇-納米氧化物能夠在可見光和近紅外光區表現出優異的光催化活性；進一步地，通過改變黑磷納米片表面負載的銀簇-納米氧化物的相對含量可調控三元復合光催化劑的光催化性能。

附圖說明

圖1為本發明一種可響應可見光和近紅外光的光催化劑的制備方法較佳實施例的流程圖。