[發(fā)明專利]一種QDs/TNTs復合催化劑材料的制備方法及其應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310260625.0
• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN116422347A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 張悅悅;沈永淼;趙婷婷;李志明;盧慧玲;齊航
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學;浙江理工大學嵊州創(chuàng)新研究院有限公司
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;B01J35/00;B82Y30/00;B82Y40/00;C07D239/74;C07D277/66;C07D417/10
• 代理公司: 紹興市知衡專利代理事務所(普通合伙) 33277
• 代理人: 李敏

本發(fā)明公開了一種QDs/TNTs復合催化劑材料的制備方法及其應用，屬于納米材料合成領(lǐng)域，其特征在于，包括以下步驟：(1)制備水相QDs：將乙酸鎘溶液、配體巰基丁二酸溶液、NaHSe溶液、硫脲溶液,一鍋法合成水相QDs；(2)制備二氧化鈦納米管TNTs；(3)制備QDs/TNTs復合催化劑材料：將二氧化鈦納米管溶解于去離子水中，然后注入水相QDs，超聲、連續(xù)攪拌后，獲得QDs/TNTs復合催化劑；該催化劑用于光催化合成喹唑啉衍生物和苯并噻唑類衍生物，催化效率高，且在多次循環(huán)使用依然保持高效的光催化效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料合成領(lǐng)域，具體涉及一種量子點復合二氧化鈦納米管(QDs/TNTs)復合催化劑的制備方法及其在光催化有機合成中的應用。

背景技術(shù)

二氧化鈦材料由于其高光活性、低成本、無毒、豐度和優(yōu)良的化學穩(wěn)定性而成為多個領(lǐng)域最重要的介質(zhì)之一，引起了廣泛的關(guān)注。不幸的是，二氧化鈦材料有一個相對較大的帶隙(銳鈦礦為3.2eV，金紅石為3.0eV)，導致激發(fā)它所需的光能要很大，對太陽能吸收利用率相對較低(太陽光譜中只有4-5％)，同時，TiO₂量子產(chǎn)率也是非常的低，在表面吸附能力較低和光誘導的共同作用下，電子和空穴及其容易發(fā)生復合，導致了TiO₂量子產(chǎn)率通常都在20％以下，限制了其應用。量子點敏化法是提高二氧化鈦光催化活性的一種有效方法。

Baohui?Lou等報導了三種Bi₂O₃量子點修飾二氧化鈦的策略，并系統(tǒng)地研究了沉積方法的影響。將光沉積法制備的光催化材料應用于過氧化氫反應時，可以產(chǎn)生更多的羥基自由基來降解RhB。Panpan?Zhou等用溶膠-凝膠法成功地獲得了一種不同硫化鎘比例的介孔二氧化鈦和CdS/TiO₂，2％?CdS/TiO₂顯示最好的光催化能力和強大的穩(wěn)定性，抑制電子和空穴的復合，增強CdS/TiO₂的電荷分離，對各種有機化合物的降解效果很顯著。因此，本發(fā)明旨在提供了一種量子點復合二氧化鈦納米管(QDs/TNTs)復合催化劑材料的制備方法，其優(yōu)點在于水相量子點的制備過程簡單，穩(wěn)定性好，對環(huán)境的污染小，對光環(huán)化反應具有較好的催化效果，且催化劑可以重復利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一方面目的在于提供了一種QDs/TNTs復合催化劑材料的制備方法，通過將水相CdSe/CdS?core-shell?QDs和二氧化鈦納米管(TNTs)進行復合，利用量子點對二氧化鈦納米管(TNTs)的敏化作用，兩者協(xié)同作用下可以提高TiO₂的光催化效率。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種QDs/TNTs復合催化劑材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備水相QDs

將乙酸鎘溶液、配體巰基丁二酸溶液、NaHSe溶液、硫脲溶液，按照鎘：配體：硒：硫的摩爾比為1：0.8-1.0：0.6-1.0：0.1-0.3，在反應溫度80-100℃，反應時間1-5小時，pH值9.0-12的條件下，一鍋法合成水相CdSe/CdS?core-shell?QDs；

(2)制備二氧化鈦納米管

在氫氧化鈉溶液中，加入納米級二氧化鈦，攪拌獲得均勻的分散體；然后將分散體在160～200℃的烘箱中培養(yǎng)18～36小時；隨后冷卻至室溫、洗滌；然后將產(chǎn)品在90～100℃下加熱8～12小時，350～450℃下加熱1～4小時，研磨后得到二氧化鈦納米管TNTs；

(3)制備QDs/TNTs復合催化劑材料

將步驟(2)制備的二氧化鈦納米管TNTs溶解于去離子水中，然后注入步驟(1)制備的水相QDs，混合物超聲處理15～30分鐘，連續(xù)攪拌6～10小時后，用去離子水沖洗，在60～100℃下干燥，獲得QDs/TNTs復合催化劑。

進一步的設置在于：