一种对可见光、近红外光高效利用的复合催化剂制备方法

技术领域

本发明属于TiO

背景技术

基于TiO

比如专利申请号201610776395.3，专利名称为一种氮掺杂石墨烯量子点/介孔二氧化钛光催化剂及其制备方法，先利用柠檬酸和尿素制备含N石墨烯量子点，然后将其在钛酸异丙酯水解过程中加入含N石墨烯量子点溶液，然后焙烧结晶从而制备含N石墨烯量子点二氧化钛光催化剂。这种方式由于钛酸丁酯的快速剧烈水解导致含N石墨烯量子点低，大部分都在5％以下，不能满足使用要求。

发明内容

本发明针对现有含N石墨烯量子点二氧化钛催化剂中N掺杂石墨烯量子点占比小，制备方法复杂的问题，提出了一种对可见光、近红外光高效利用的复合催化剂制备方法，本方法采用一锅法制备，省去煅烧结晶的步骤，制备的复合催化剂中N掺杂含量高且能够把近红外光转换成TiO

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种对可见光、近红外光高效利用的复合催化剂制备方法，按照以下步骤进行：

步骤1)将50-100mL乙二醇，10-15mL钛酸四丁酯，0.1-0.5g多胺与0.05-2g柠檬酸共加入250mL的三颈烧瓶中，常温搅拌1-2h；

步骤2)将搅拌完成后的溶液150-200℃油浴回流36-48h；

步骤3)待步骤2)中的反应物冷却至室温后离心分离，分别用无水乙醇、去离子水洗涤三次，置于烘箱中50-100℃烘干6-12h，制得UN-GQDs-TiO

优选的，步骤1)将80mL乙二醇，13mL钛酸四丁酯，0.4g多胺与1.5g柠檬酸共加入250mL的三颈烧瓶中，常温搅拌1-2h；

步骤2)将搅拌完成后的溶液150-200℃油浴回流36-48h；

步骤3)待步骤2)中的反应物冷却至室温后离心分离，分别用无水乙醇、去离子水洗涤三次，置于烘箱中50-100℃烘干6-12h，制得UN-GQDs-TiO

优选的，步骤1)将60mL乙二醇，11mL钛酸四丁酯，0.3g多胺与0.8g柠檬酸共加入250mL的三颈烧瓶中，常温搅拌1-2h；

步骤2)将搅拌完成后的溶液150-200℃油浴回流36-48h；

步骤3)待步骤2)中的反应物冷却至室温后离心分离，分别用无水乙醇、去离子水洗涤三次，置于烘箱中50-100℃烘干6-12h，制得UN-GQDs-TiO

优选的，所述步骤1)中的乙二醇可以采用丙三醇或DMF代替。

优选的，在步骤1)中同时加入0.01-0.1g过渡金属盐。

优选的，所述过渡金属盐为硫酸铜，或为硫酸铁。

本发明的优点及其积极效果是：本发明的制备过程选用高沸点吸水性溶剂，一方面由于高沸点溶剂的选择，省去了传统TiO

首先Ti

附图说明

图1为UN-GQDs-TiO

图2为不同波长下光催化降解染料废水实验。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例1

一种对可见光、近红外光高效利用的复合催化剂制备方法，按照以下步骤进行：

步骤1)将80mL乙二醇，13mL钛酸四丁酯，0.4g二乙烯三胺与1.5g柠檬酸共加入250mL的三颈烧瓶中，常温搅拌1-2h；

步骤2)将搅拌完成后的溶液150-200℃油浴回流36-48h；

步骤3)待步骤2)中的反应物冷却至室温后离心分离，分别用无水乙醇、去离子水洗涤三次，置于烘箱中50-100℃烘干6-12h，制得UN-GQDs-TiO

实施例二

一种对可见光、近红外光高效利用的复合催化剂制备方法，按照以下步骤进行：

步骤1)将60mL乙二醇，11mL钛酸四丁酯，0.3g三乙烯四胺与0.8g柠檬酸共加入250mL的三颈烧瓶中，常温搅拌1-2h；

步骤2)将搅拌完成后的溶液150-200℃油浴回流36-48h；

步骤3)待步骤2)中的反应物冷却至室温后离心分离，分别用无水乙醇、去离子水洗涤三次，置于烘箱中50-100℃烘干6-12h，制得UN-GQDs-TiO

实施例三

一种对可见光、近红外光高效利用的复合催化剂制备方法，按照以下步骤进行：步骤1)将50mL乙二醇，10mL钛酸四丁酯，0.1g四乙烯五胺与0.1g柠檬酸共加入250mL的三颈烧瓶中，常温搅拌1-2h；

步骤2)将搅拌完成后的溶液150-200℃油浴回流36-48h；

步骤3)待步骤2)中的反应物冷却至室温后离心分离，分别用无水乙醇、去离子水洗涤三次，置于烘箱中50-100℃烘干6-12h，制得UN-GQDs-TiO

实施例四

一种对可见光、近红外光高效利用的复合催化剂制备方法，按照以下步骤进行：步骤1)将100mL乙二醇，15mL钛酸四丁酯，0.5g二乙烯三胺与2g柠檬酸共加入250mL的三颈烧瓶中，常温搅拌1-2h；

步骤2)将搅拌完成后的溶液150-200℃油浴回流36-48h；

步骤3)待步骤2)中的反应物冷却至室温后离心分离，分别用无水乙醇、去离子水洗涤三次，置于烘箱中50-100℃烘干6-12h，制得UN-GQDs-TiO

上述四个实施例中均通过一锅法制备UN-GQDs-TiO

实施例五

一种对可见光、近红外光高效利用的复合催化剂制备方法，按照以下步骤进行：

步骤1)将80mL乙二醇，13mL钛酸四丁酯，0.4g二乙烯三胺、1.5g柠檬酸与0.05g的硫酸铜或硫酸铁共同加入250mL的三颈烧瓶中，常温搅拌1-2h；

步骤2)将搅拌完成后的溶液150-200℃油浴回流36-48h；

步骤3)待步骤2)中的反应物冷却至室温后离心分离，分别用无水乙醇、去离子水洗涤三次，置于烘箱中50-100℃烘干6-12h，制得UN-GQDs-TiO2复合光催化剂。

在本实施中，通过在制备过程中加入Cu,Fe等过渡金属盐促进TiO

下面通过相关的实验证明本发明制备的UN-GQDs-TiO

光催化降解染料废水实验：将10mg光催化剂超声分散在50mL15mg/L的酸性铬蓝K溶液中。照射前，将反应混合物置于黑暗中40分钟，以消除物理吸收对光催化性能评价的影响。在降解过程中，在特定波段LED灯的照射下，365nmLED灯每10min取3mL的反应体系等分物；400nm波长灯每20min取3mL的反应体系等分物；450nm与500nm波长灯每40min取3mL的反应体系等分物；500nm、535nm、630nm、730nm、810nmLED灯每60min取3mL的反应体系等分物。随后离心，取上清液，用紫外分光光度计在540nm波长下测得其吸光度。

从图2(a)-(g)可以得出，UN-GQDs-TiO

本发明利用上转换(由长波到短波)与激发能量相匹配的新型光催化剂设计思想，一方面调控太阳光中光的组分(由长波到短波)，另一方面拓宽二氧化钛对长波光的吸收(利用有机N掺杂在二氧化钛晶格中提供了高比例N源，扰乱了二氧化钛的晶格，从而改变了光生电子的跃迁方式{由O2p到Ti3d变为了由N2p到Ti3d}，从而实现光催化剂对太阳光的高效利用。光的吸收是影响光催化剂光催化效率的重要因素之一，TiO

上面对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。