[發明專利]一種二氧化鈦-葉綠素復合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011150258.1
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112588325B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 雷炳富;潘曉琴;楊暹;張浩然;李唯;張學杰;宋世威;董文雅
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 廣州市時代知識產權代理事務所(普通合伙) 44438
• 代理人: 陳旭燕

本發明公開了一種二氧化鈦?葉綠素復合物的制備方法，其包括以下步驟：用酒精浸泡綠色蔬菜葉，浸泡后去除綠色蔬菜葉，獲得葉綠素提取液備用；取二氧化鈦粉末，加入所述葉綠素提取液，然后研磨得到二氧化鈦?葉綠素復合物。本發明還公開了所述二氧化鈦?葉綠素復合物的應用。本發明利用了葉綠素受光激發能迅速發生電荷分離的性能，將葉綠素與二氧化鈦復合，葉綠素通過捕獲二氧化鈦的光生電子增加了二氧化鈦表面的缺陷；同時，葉綠素能夠大幅減少二氧化鈦的體相氧空位，通過以上兩種作用，葉綠素有效地抑制了二氧化鈦的電子空穴復合率，并提高了二氧化鈦光催化降解污染物的速率。

技術領域

本發明涉及光催化材料技術領域，具體涉及一種二氧化鈦-葉綠素復合物及其制備方法和應用。

背景技術

二氧化鈦作為一種熱門的光催化材料，利用二氧化鈦的光催化性能降解污染物一直以來都是環境污染物環保處理的理想途徑之一。當TiO₂吸收能量大于禁帶的光時，其導帶和價帶會分別產生電子及空穴。光生電子和空穴引起的氧化還原反應可以使污染物有效降解。在這一過程中，二氧化鈦的光生電子和空穴起著主導作用。二氧化鈦的光催化活性主要受到寬禁帶寬度與高電子空穴復合率的影響，限制了二氧化鈦在光催化降解污染物方面的有效應用。為了提高二氧化鈦的光催化活性，抑制二氧化鈦電子空穴的復合一直以來都是研究熱點。

為了克服二氧化鈦本身的高電子空穴復合缺陷，諸多策略已被提出，如金屬離子摻雜、半導體摻雜、引入表面缺陷等方法。但是以上策略也面臨著各種各樣的問題。金屬離子摻雜雖然可以有效窄化二氧化鈦的禁帶寬帶，但采用的多為Au、Ag、Pt等昂貴的金屬離子或Ni、Pd等儲量有限的金屬離子。引入表面缺陷常用的辦法是在還原性氣體中高溫煅燒二氧化鈦，但這種方法耗能大，同樣不適合用于商業化推廣。總之，現有技術的二氧化鈦的制備方法，要么需要消耗有限的自然資源，要么能耗大，要么對使用的原材料有條件限制，無法真正商業化推廣。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中作為光催化用的二氧化鈦所存在的電子空穴復合率高的缺陷，提供一種能夠抑制二氧化鈦電子空穴復合從而提高其光催化活性的二氧化鈦-葉綠素復合物的制備方法，該方法所使用的原料容易獲取，對使用的原料沒有特殊條件的限制，且制備方法簡單、環保節能，成本低。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種二氧化鈦-葉綠素復合物的制備方法，其包括以下步驟：

提取葉綠素步驟：用酒精浸泡綠色蔬菜葉，浸泡后去除綠色蔬菜葉，獲得葉綠素提取液備用；

混合研磨步驟：取二氧化鈦粉末，加入所述葉綠素提取液，然后研磨得到二氧化鈦-葉綠素復合物。

本發明利用了葉綠素受光激發能迅速發生電荷分離的性能，將葉綠素與二氧化鈦復合，葉綠素通過捕獲二氧化鈦的光生電子增加了二氧化鈦表面的缺陷；同時，葉綠素能夠大幅減少二氧化鈦的體相氧空位。通過以上兩種作用，葉綠素有效地抑制了二氧化鈦的電子空穴復合率，并提高了二氧化鈦光催化降解環境污染物的速率。在本發明中，利用葉綠素提取液與二氧化鈦復合，葉綠素提取液來源于生物質綠葉蔬菜，綠色環保，資源豐富且成本低，而且與二氧化鈦復合后不會改變二氧化鈦本身的粒徑大小。在本發明中，制備條件在常規室溫下于遠紅光烤燈下充分研磨即可，無需在還原性氣體中高溫煅燒即可有效增加二氧化鈦表面缺陷，極大降低了材料合成的能耗與成本。

進一步的，提取葉綠素步驟中，浸泡綠色蔬菜葉子是在黑暗的環境中進行。

進一步的，提取葉綠素步驟中，所述綠色蔬菜葉包括但不限于菠菜葉、生菜葉、油菜葉、小白菜葉、莧菜葉、茼蒿葉、油麥菜葉中的一種或兩種以上混合。

進一步的，混合研磨步驟中，所述二氧化鈦為納米二氧化鈦。優選粒徑為5nm以下的二氧化鈦。

進一步的，混合研磨步驟中，所述二氧化鈦為銳鈦礦二氧化鈦。