一种可响应可见光和近红外光的光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可响应可见光和近红外光的光催化剂及其制备方法，其中，所述方法包括步骤：通过十二胺改进的银镜反应将生成的银原子可控沉积到纳米氧化物表面得到银簇‑纳米氧化物复合物，随后将所述银簇‑纳米氧化物复合物负载到二维黑磷纳米片表面得到三元复合光催化剂。所述三元复合光催化剂中通过黑磷纳米片对可见光和近红外光的响应，激发产生的电子能够将负载在其表面的银簇‑纳米氧化物激活，使所述银簇‑纳米氧化物能够在可见光和近红外光区表现出优异的光催化活性；进一步地，通过改变黑磷纳米片表面负载的银簇‑纳米氧化物的相对含量可调控三元复合光催化剂的光催化性能。

A photocatalyst which can respond to visible light and near infrared light and its preparation method

The invention discloses a response to visible light and near infrared light catalyst and its preparation method, wherein said method comprises the steps of: silver mirror reaction by twelve improved amine will generate the silver atoms deposited onto the oxide surface by controllable nanometer silver cluster nano oxide compound, then the silver cluster nano oxide composite load to the two-dimensional black phosphorus nano composite photocatalyst surface obtained three yuan. The black phosphorus nanosheets of the three element composite photocatalyst in the visible and near-infrared light response, electron excitation generated can be activated in the silver cluster load nano oxide on the surface, the silver clusters nano oxide can in the visible and near infrared region exhibit excellent photocatalytic activity; furthermore, the photocatalytic property adjustment of three yuan composite photocatalyst by the relative content of silver clusters nano oxide nano film surface change black phosphorus load.

【技术实现步骤摘要】
一种可响应可见光和近红外光的光催化剂及其制备方法
本专利技术涉及光催化剂领域，尤其涉及一种可响应可见光和近红外光的光催化剂及其制备方法。
技术介绍
目前，太阳能作为一种绿色洁净和取之不尽的能源，被认为是21世纪最有前途和应用价值的可再生能源之一。如何充分高效地将太阳能用于环境治理和新能源应用是目前众多科技工作者们最为关注的课题，其中利用太阳能进行光催化降解工业废水和有毒染料是一种非常有价值的途径。现如今，各种各样的光催化剂不断地被报道并取得了较好的成果，在众多的光催化剂中，二氧化钛（TiO2）作为一种经典的光催化剂因其宽带刚好满足紫外光的电子能，因此在紫外光区能表现出非常好的光催化活性。然而，在太阳光谱中，紫外光只占了5%的能量，而可见光和近红外光占了太阳总能量的95%，因此如何设计出一种可见光和近红外光响应的光催化剂对于高效利用太阳能、缓解当前环境污染和资源匮乏的不利局面具有重要的意义。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种可响应可见光和近红外光的光催化剂及其制备方法，旨在解决现有的光催化剂无法有效利用可见光和近红外光能量的问题。本专利技术的技术方案如下：一种可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，包括步骤：A、将黑磷晶体分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，冰水浴超声处理后再进行离心处理，得到黑磷纳米片分散液；B、将硝酸银和十二胺混合搅拌制得银胺络合物溶液，将所述银胺络合物加入到均匀分散有纳米氧化物的有机溶剂中充分混合均匀，随后加入适量的醛类还原剂保持1~30h，制得银簇-纳米氧化物复合物分散液；C、将所述黑磷纳米片分散液和所述银簇-纳米氧化物复合物分散液加入到有机溶剂中混合后，得到黑磷纳米片负载银簇-纳米氧化物的光催化剂。所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述银簇-纳米氧化物复合物中，银簇的尺寸为1-5nm。所述的黑磷纳米片负载银簇的纳米复合物的制备方法，其中，所述纳米氧化物为TiO2、CeO2、ZrO2、Fe3O4或MnO2中的一种或多种。所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述醛类还原剂为甲醛、乙醛、丙醛或丁醛中的一种或多种。所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述有机溶剂为环己烷、甲苯、己烷、乙醇或N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述硝酸银与十二胺的摩尔比为1:1-1:20。所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述银胺络合物与纳米氧化物的摩尔比为1:1~1:100。所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述黑磷纳米片与银簇-纳米氧化物复合物的摩尔比为100:1-1:1。所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其中，所述步骤A具体包括：A1、将黑磷晶体分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，冰水浴超声处理后得到混合液；A2、以2000r/min的离心速度对所述混合液离心处理10-30min后，取离心液；A3、以7000r/min的离心速度对所述离心液离心处理10-30min后，去掉离心液，将离心剩下的固体分散到N-甲基吡咯烷酮溶剂中，得到黑磷纳米片分散液。一种可响应可见光和近红外光的光催化剂，其中，采用上述任意一种制备方法制备得到。有益效果：本专利技术提供一种可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，通过十二胺改进的银镜反应将生成的银原子可控沉积到纳米氧化物表面得到银簇-纳米氧化物复合物，随后将所述银簇-纳米氧化物复合物负载到二维黑磷纳米片表面得到三元复合光催化剂，所述三元复合光催化剂中通过黑磷纳米片对可见光和近红外光的响应，激发产生的电子能够将负载在其表面的银簇-纳米氧化物激活，使所述银簇-纳米氧化物能够在可见光和近红外光区表现出优异的光催化活性；进一步地，通过改变黑磷纳米片表面负载的银簇-纳米氧化物的相对含量可调控三元复合光催化剂的光催化性能。附图说明图1为本专利技术一种可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法较佳实施例的流程图。具体实施方式本专利技术提供一种可响应可见光和近红外光的光催化剂及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1为本专利技术一种可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法较佳实施例的流程图，如图所示，其中，包括步骤：S10、将黑磷晶体分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，冰水浴超声处理后再进行离心处理，得到黑磷纳米片分散液；S20、将硝酸银和十二胺混合搅拌制得银胺络合物溶液，将所述银胺络合物加入到均匀分散有纳米氧化物的有机溶剂中充分混合均匀，随后加入适量的醛类还原剂保持1~30h，制得银簇-纳米氧化物复合物分散液；S30、将所述黑磷纳米片分散液和所述银簇-纳米氧化物复合物分散液加入到有机溶剂中混合后，得到黑磷纳米片负载银簇-纳米氧化物的光催化剂。具体来说，现有技术中的光催化剂大多只能在紫外光区表现出较佳的光催化活性，在可金光和近红外光则光催化活性极差；然而，在太阳光谱中，紫外光只占5%的能量，而可见光和近红外光占了太阳总能量的95%，因此如何设计出一种可见光和近红外光响应的光催化剂对于高效利用太阳能、缓解当前环境污染和资源匮乏的不利局面具有重要的意义。黑磷纳米片是一种新型的二维层材料，由于黑磷具有高载流子迁移率、很好的电流饱和特性以及平面各向异性等优点，因而在电子学及光电学领域具有很好的应用前景。黑磷纳米片因其特殊的结构，其电子能带在0.2-2ev范围之间，因此黑磷纳米片在可见光和近红外光区都能响应，可作为一种潜力巨大的近红外光催化材料。因此，本专利技术通过将黑磷纳米片与银簇-纳米氧化物材料进行有效结合，利用黑磷纳米片在可见光和近红外光区响应产生电子来激活银簇-纳米氧化物，使其产生优异的光催化性能并发挥协同增效的作用。具体地，本专利技术首先通过十二胺改进的银镜反应将生成的银原子可控沉积到纳米氧化物表面得到银簇-纳米氧化物复合物，随后将所述银簇-纳米氧化物复合物负载到二维黑磷纳米片表面得到三元复合光催化剂，所述三元复合光催化剂中通过黑磷纳米片对可见光和近红外光的响应，激发产生的电子能够将负载在其表面的银簇-纳米氧化物激活，使所述银簇-纳米氧化物能够在可见光和近红外光区表现出优异的光催化活性；进一步地，通过改变黑磷纳米片表面负载的银簇-纳米氧化物的相对含量可调控三元复合光催化剂的光催化性能。进一步地，在本专利技术中，所述步骤S10、将黑磷晶体分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，冰水浴超声处理后再进行离心处理，得到黑磷纳米片分散液，具体包括：S11、将黑磷晶体分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，冰水浴超声处理后得到混合液；S12、以2000r/min的离心速度对所述混合液离心处理10-30min后，取离心液；S13、以7000r/min的离心速度对所述离心液离心处理10-30min后，去掉离心液，将离心剩下的固体分散到N-甲基吡咯烷酮溶剂中，得到黑磷纳米片分散液。具体来说，由于黑磷晶体活性较强，且具有一定的还原性，容易被氧化，因此本专利技术将黑磷晶体分散在N-甲基吡咯烷酮溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：A、将黑磷晶体分散在N‑甲基吡咯烷酮溶剂中，冰水浴超声处理后再进行离心处理，得到黑磷纳米片分散液；B、将硝酸银和十二胺混合搅拌制得银胺络合物溶液，将所述银胺络合物加入到均匀分散有纳米氧化物的有机溶剂中充分混合均匀，随后加入适量的醛类还原剂保持1~30h，制得银簇‑纳米氧化物复合物分散液；C、将所述黑磷纳米片分散液和所述银簇‑纳米氧化物复合物分散液加入到有机溶剂中混合后，得到黑磷纳米片负载银簇‑纳米氧化物的光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：A、将黑磷晶体分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，冰水浴超声处理后再进行离心处理，得到黑磷纳米片分散液；B、将硝酸银和十二胺混合搅拌制得银胺络合物溶液，将所述银胺络合物加入到均匀分散有纳米氧化物的有机溶剂中充分混合均匀，随后加入适量的醛类还原剂保持1~30h，制得银簇-纳米氧化物复合物分散液；C、将所述黑磷纳米片分散液和所述银簇-纳米氧化物复合物分散液加入到有机溶剂中混合后，得到黑磷纳米片负载银簇-纳米氧化物的光催化剂。2.根据权利要求1所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述银簇-纳米氧化物复合物中，银簇的尺寸为1-5nm。3.根据权利要求1所述的黑磷纳米片负载银簇的纳米复合物的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化物为TiO2、CeO2、ZrO2、Fe3O4或MnO2中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述醛类还原剂为甲醛、乙醛、丙醛或丁醛中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的可响应可见光和近红外光的光催化剂的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈军乐，王鑫，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44