[發明專利]氧化鎢納米棒/碳化鈦量子點/硫化銦納米片Z型異質結復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010901547.4
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111974427B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 路建美;李娜君
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;B01J27/04;B01J23/30;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/22
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強;陶海鋒

本發明公開了氧化鎢納米棒/碳化鈦量子點/硫化銦納米片Z型異質結復合材料及其制備方法與應用，利用多次凍融加超聲方法制備碳化鈦量子點，之后將水熱法制備的三氧化鎢納米棒置于碳化鈦量子點水溶液中，攪拌后靜置，得到負載量子點的氧化鎢納米棒；銦化合物和硫化合物在乙二醇溶劑中攪拌混合均勻后，再加入上述負載量子點的氧化鎢納米棒并在恒溫下回流反應，得到所述復合材料。本發明中的碳化鈦量子點能夠在不同的半導體界面處提供優良的電子傳輸通道，拓寬了材料的光吸收范圍，提高了材料對太陽光的利用率。本發明Z型異質結復合材料能夠顯著提高光催化效率，在可見光下去除水體中雙酚A和六價鉻的性能均優于三氧化鎢/硫化銦。

技術領域

本發明屬于無機納米復合材料及光催化技術領域，具體涉及一種氧化鎢納米棒/碳化鈦量子點/硫化銦納米片Z型異質結復合材料的制備方法及其在可見光條件下分別有效去除水體中雙酚A和六價鉻的應用。

背景技術

太陽光是取之不盡用之不竭的能源，光催化降解污染物由于具有綠色、節能、高效等特點，是近年來處理污染物最有效的方法之一。隨著催化技術的發展，量子點材料在近期的研究中逐漸展現出較強的競爭力。量子點是一種零維的納米材料，粒徑一般介于1-100nm，由于體積較小產生量子限制會導致帶隙擴大，使其具有更好的理化性質可調性，更豐富的活性邊緣位點以及更好的分散性。新型二維層狀化合物碳化鈦作為一種過渡金屬碳化物，具有良好的導電性、化學穩定性和豐富的活性催化位點。現有技術提供了一種有機無機雜化超濾膜，利用了Ti₃AlC₂作為前驅顆粒，依次對其進行酸溶除Al，表面乙酰化改性，利用了Ti₃AlC₂除Al后具有多孔結構，使得水通量提高，并且通過乙酰化改性之后，使得制備得到的超濾膜的表面粗糙度明顯降低，在對于高分子污染體系的過濾當中表現出更好的耐污染性。現有技術公開了立方狀二氧化鈦/二維層狀納米碳化鈦復合材料的制備,方法首先制備合成出高純度的三元層狀Ti₃AlC₂陶瓷塊體，高能球磨成細化粉體；再將其浸沒在氫氟酸溶液中反應，一段時間后用去離子水離心清洗，再用無水乙醇清洗、干燥，得到二維層狀納米材料MXene-Ti₃C₂；氧化氣氛下熱處理保溫氧化MXene-Ti₃C₂活性Ti終端表面形成TiO₂，即得TiO₂/MXene-Ti₃C₂納米復合材料，MXene-Ti₃C₂的片層均勻、比表面積大和導電性良好，TiO₂具有顆粒細小且分布均勻、光催化性能良好以及親生物性良好等特點，有利于在光催化、廢水處理、鋰離子電池、超級電容器以及生物傳感器等領域的應用。但是，目前尚未見將二維層狀化合物碳化鈦制備成量子點構建Z型異質結復合材料用于水處理的報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種在可見光響應的氧化鎢納米棒/碳化鈦量子點/硫化銦納米片Z型異質結復合材料及其制備，所構建的復合材料可以在可見光的照射下分別實現對于水體中雙酚A和六價鉻的有效去除。

本發明首先利用多次凍融加超聲的方法制備碳化鈦量子點，之后將水熱法制備的三氧化鎢納米棒置于碳化鈦量子點水溶液中，攪拌后靜置，得到負載量子點的氧化鎢納米棒；銦化合物和硫化合物攪拌混合均勻后，再加入上述負載量子點的氧化鎢納米棒并在恒溫下回流反應，得到氧化鎢納米棒/碳化鈦量子點/硫化銦納米片Z型異質結復合材料。本發明中碳化鈦量子點能夠在不同的半導體界面處提供優良的電子傳輸通道，所構建的復合材料能夠直接吸收利用可見光，提高了材料對太陽光的利用率。與未引入量子點的三氧化鎢/硫化銦復合材料相比，本發明構建的Z型異質結復合材料能夠顯著提高光催化效率。實驗證實，三氧化鎢/碳化鈦量子點/硫化銦復合材料在可見光下分別去除水體中雙酚A和六價鉻的性能均明顯優于三氧化鎢/硫化銦。

為了達到上述目的，本發明采用如下具體技術方案：