[發明專利]一種碳量子點/介孔層狀二氧化鈦及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011335248.5
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112588283B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 張理元;陽金菊;韓炎霖;王碧玉;由耀輝
• 申請（專利權）人: 內江師范學院
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J35/02;B01J35/10;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 楊浩林

本發明公開了一種碳量子點/介孔層狀二氧化鈦及其制備方法和應用，屬于二氧化鈦制備技術領域，通過水熱法制備碳量子點，以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為形貌控制劑，通過沉淀?膠溶法制備出介孔層狀二氧化鈦粉末(CTAB?TiO₂)，將碳量子點與其復合得到碳量子點/介孔層狀二氧化鈦(CQDs/CTAB?TiO₂)，其可與有機污染物形成的共軛π鍵作用，提高對有機污染物的吸附效果與光催化性能，可有效解決傳統方法中的制備工藝復雜、耗能高的問題，且進一步拓展了二氧化鈦的實際應用范圍。

技術領域

本發明涉及二氧化鈦制備技術領域，具體涉及到一種碳量子點/介孔層狀二氧化鈦及其制備方法和應用。

背景技術

量子點敏化是將TiO₂和量子點復合來提高催化劑光催化活性的一種方法。然而大多數的量子點是有毒重金屬離子，對環境有嚴重危害。近年來研究發現了一類具有熒光特性的新型碳納米材料的量子點，碳量子點(CQDs)的尺寸小于10nm，是由一種準離散球形碳納米粒子組成，其材料來源廣泛、成本低廉，具有物理化學性質穩定、無毒、易于功能化修飾等特點。

目前已有文獻報道將碳量子點與二氧化碳結合來提高光催化劑的催化活性以及對可見光的響應，并研究了復合材料的光催化產氫性能或降解液相污染物的性能。多數研究者通常采用水熱合成法及十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)制備球狀二氧化鈦，以十六烷基三甲基溴化銨作為形貌控制劑可制備不同形貌的二氧化鈦，但此傳統方法的制備工藝復雜、耗能高且不易于工業生產。另一方面，目前將碳量子點與介孔層狀二氧化鈦(CTAB-TiO₂)結合提高二氧化鈦光催化性能的文獻鮮有報道。鑒于此，提供一種碳量子點/介孔層狀二氧化鈦及其制備方法和應用也就顯得十分的有意義。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足或缺陷，本發明的目的是提供一種碳量子點/介孔層狀二氧化鈦及其制備方法和應用，可有效解決傳統方法中的制備工藝復雜、耗能高的問題，且進一步拓展了二氧化鈦的實際應用范圍。

為達上述目的，本發明采取如下的技術方案：

本發明提供一種碳量子點/介孔層狀二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、介孔層狀二氧化鈦粉末的制備：

(1)稱取鈦源和去離子水于容器中，攪拌溶解，緩慢滴加氨水調節pH至8-9，析出得到沉淀劑；其中，鈦源與去離子水的質量比為1:18～22；

(2)將(1)中所得沉淀劑，去離子水加入容器中，攪拌溶解，再加入形貌劑，再攪拌溶解，最后向該溶液中緩慢加入膠溶劑，室溫下繼續攪拌1～2小時，制得溶膠；

(3)將(2)中所得溶膠陳化，干燥，研磨，煅燒，制得介孔層狀二氧化鈦粉末；

步驟二、碳量子點/介孔層狀二氧化鈦的制備：

稱取步驟一所得介孔層狀二氧化鈦粉末、碳量子點溶液和去離子水于容器中，超聲30～50分鐘，攪拌2～4小時，然后干燥，洗滌，再干燥，制得介孔層狀二氧化鈦粉末。

進一步地，碳量子點溶液通過如下方法制得：稱取碳源，去離子水于容器中，攪拌溶解，然后轉移至高壓反應釜中，于170～190℃條件下反應7～10小時，制得碳量子點溶液；

進一步地，碳量子點溶液制備方法中的碳源為檸檬酸、檸檬酸鹽、葡萄糖、蔗糖或果糖，優選為檸檬酸。

進一步地，碳量子點溶液制備方法中的碳源與去離子水的質量比為1:12～16，優選為1:15。

進一步地，步驟一中的鈦源為四氯化鈦、鈦酸四丁酯、異丙醇鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦、二氟氧鈦或鈦片，優選為硫酸鈦。