[發明專利]氮化碳量子點/三氧化鎢復合光催化材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011088147.2
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112121842A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 周杰;朱蓓蓓;吳斌;姜敏;丁邦琴;張海濱;周道;高建敏;高子琪
• 申請（專利權）人: 南通職業大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/30;C02F101/22;C02F101/38
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 徐思波

本發明提供一種氮化碳量子點/三氧化鎢復合光催化材料及其制備方法，采用水熱法分別制備氮化碳量子點和三氧化鎢，再通過水熱沉積將氮化碳量子點沉積于三氧化鎢表面，制備步驟簡單，成本低廉，使得氮化碳量子點和三氧化鎢形成致密的異質結結構，實現電荷空間的定向分離，提高三氧化鎢光生載流子的分離效率，減少空穴?光生電子的復合幾率，同時可實現三氧化鎢光響應區間的可調控性，擴展光催化材料的光響應區間，提高了光催化劑的光催化活性。制備的光催化劑對羅丹明B和甲基橙均有較高的降解活性，同時也可實現Cr(VI)高效還原為Cr(III)。

技術領域

本發明屬于半導體光催化材料制備方法技術領域，具體涉及一種氮化碳量子點/三氧化鎢復合光催化材料及其制備方法。

背景技術

光催化技術作為一種化學處理方法中的新興技術，采用綠色環保并且取之不盡用之不竭的太陽能作為反應的能量來源，不需要外加能量，能夠有效地降低能耗，節約資源，在降解有機物、光解水制氫、二氧化碳還原及有機反應等領域得到廣泛的研究，具有廣闊的應用前景和重要的研究價值。

三氧化鎢作為一種重要的過渡金屬半導體材料，具有靈敏度高、氣敏性好和熱穩定性好等優異性能，且原料來源廣泛、價格低、綠色無污染，在眾多領域有著廣泛的應用。然而三氧化鎢也存在一些缺點，主要是因為三氧化鎢的導帶較低而且禁帶寬度較大。導帶位置較低會導致光生空穴在光氧化過程中受到了抑制，同時，三氧化鎢對太陽光的利用不高。另外，三氧化鎢中光生空穴-電子的復合機率高，導致其量子產率較低。所以在三氧化鎢的研究過程中，需要進行改性以提高其光催化性能。

石墨相氮化碳作為一種無金屬材料，具有成本低廉，綠色環保，具有可調控的化學組成和能帶結構和化學穩定性，在光解水制氫、光催化降解有機物以及光催化反應等領域表現出優異的性能，成為光催化領域的一大研究熱點。雖然石墨相氮化碳作為催化劑備受關注，但由于宏觀尺寸較大，光生電子-空穴對的復合率較高，量子產率和導電率較低，限制了其在各領域的廣泛應用。而氮化碳量子點，不僅具有塊狀氮化碳的性質，還具有量子點獨特的物化性質，可以提供大量的活性位點，還能有效地與其他材料復合或摻雜在一些特殊結構的材料里面。

中國專利201810037542.4公開了一種石墨烯碳化氮量子點修飾的ZnS微米復合材料及其制備方法和應用，屬半導體復合材料技術領域，提供了一種解決g-C3N4量子點容易團聚、且制備方法復雜的問題。中國專利201810764098.6公開了一種氮化碳量子點/二氧化鈦溶膠的制備方法，該材料對甲基橙的降解率是市售P25的2.53倍。

江蘇大學的Wang Tao等（Spectrochimica Acta Part A: Molecular andBiomolecular Spectroscopy 213 (2019) 19–27）以氮化碳量子點修飾Bi2Ti2O7，對環丙沙星表現出極高的光催化活性。南昌航空大學的Ruobin Guo等（International Journalof Hydrogen Energy 45 ( 2020) 22534-22544）制備了氮化碳量子點修飾的二氧化碳納米粒子異質結光催化材料，該材料可高效降解雙酚A且能高效產氫。東莞理工學院的Weiqian Kong等（Adv. Mater. Interfaces 2018, 1801653）以N摻雜的碳點改性三氧化鎢納米片，提高了材料的導電性和電化學性能。

迄今為止，尚未見以氮化碳量子點修飾三氧化鎢制備氮化碳量子點/三氧化鎢復合光催化材料的報道。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種氮化碳量子點/三氧化鎢復合光催化材料及其制備方法，以零維量子點修飾一維三氧化鎢納米棒，實現電荷空間的定向分離，提高三氧化鎢光生載流子的分離效率，減少空穴-光生電子的復合幾率，同時可實現三氧化鎢光響應區間的可調控性，擴展光催化材料的光相應區間，提高了光催化劑的光催化活性。