一种量子点/TiO2复合材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种碳量子点/TiO2复合材料及TiO2量子点/TiO2复合材料的制备方法及应用。制备方法如下：将二氧化钛放入研钵中，再加入碳量子点或者二氧化钛量子点研磨，即得到碳量子点/TiO2或TiO2量子点/TiO2复合材料。该复合材料相对于纯的二氧化钛，其光催化性能得到了明显的提高。本发明专利技术采用的研磨法这一物理方法合成复合材料比之前报道的用化学法合成复合材料具有明显的优势，此方法简单，高效，可规模化生产。

Preparation and application of a quantum dot /TiO2 composite

The invention discloses a preparation method and application of a carbon quantum dot /TiO2 composite material and a TiO2 quantum dot /TiO2 composite material. The preparation method is as follows: TiO2 in a mortar, adding carbon quantum dots or TiO2 quantum dots grinding, obtain carbon quantum dots /TiO2 or TiO2 quantum dots /TiO2 composites. The composite material is relatively pure titanium dioxide, and its photocatalytic performance has been greatly improved. The physical method adopted in the invention is a physical method for synthesizing composite materials, which has obvious advantages over the previously reported chemical synthesis of composite materials. This method is simple, efficient and can be produced in a large scale.

【技术实现步骤摘要】
一种量子点/TiO2复合材料的制备方法及其应用
本专利技术属于TiO2复合材料
，具体涉及一种量子点/TiO2复合材料的制备方法及其应用。
技术介绍
量子点由于量子尺寸效应和量子限域效应等一些独特的性质，在光催化，太阳能电池及生物医学等领域具有广泛的应用前景。由于量子点基复合材料比单一的金属氧化物能够表现出更出色的性能，当前有关量子点与金属氧化物的复合材料已有一些报道，但这些报道大都基于化学法合成，如水热合成法，溶剂热合成等，这些方法大都需要用到高温高压，以及表面活性剂等。然而有关物理法合成的量子点与金属氧化物复合材料并形成有效的异质结构的报道几乎没有。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而提供一种制备过程简单易控、操作方便、耗时短、成本低的量子点/TiO2复合材料的制备方法，所制备出的量子点/TiO2复合材料相比纯的TiO2，其光催化性能得到了明显的提高。本专利技术的另一目的是提供上述制备方法制备的量子点/TiO2复合材料作为光催化材料的应用。一种量子点/TiO2复合材料的制备方法，其工艺为：将TiO2放入研钵中，再加入量子点材料研磨后，放入烘箱中干燥，得到的量子点/TiO2复合材料。所述量子点材料为C量子点或TiO2量子点。所述C量子点与TiO2的质量分数比为0.2-0.8wt%。所述TiO2量子点与TiO2的质量分数比为1-4wt%。上述量子点/TiO2复合材料的制备方法，具体方法如下：称取TiO2放入玛瑙钵中，再加入量子点材料后研磨2-10mim后，放入烘箱中50-100℃干燥0.5-2h即得到量子点/TiO2复合材料。上述制备制备方法制备的量子点/TiO2复合材料可作为光催化材料的应用。本专利技术方法利用量子点的表面效应，由于量子点表面带有很多官能团，这些官能团与材料之间的强的化学作用或范德华力相互作用特别有利于量子点吸附到材料表面，即由于量子点表面原子的配位不足、不饱和键和悬键丰富，使这些表面原子具有高的活性、极不稳定，很容易与其他原子结合，通过物理研磨法简单快速高效的制备出了碳量子点/TiO2复合材料和TiO2量子点/TiO2复合材料，并且这种复合材料表现出比纯的TiO2更优异的性能。本专利技术制备过程简单易控，操作方便，耗时短，成本低，选用C量子点和TiO2量子点来与二维纳米材料TiO2复合，因为C量子点和TiO2量子点稳定性好，无毒，价格低廉，而且复合后材料的性能也得到了极大的提高，可作为光催化材料。。附图说明图1为本专利技术实施例4的纯的TiO2的透射电镜图；图2为本专利技术实施例4的TiO2量子点/TiO2复合材料的低倍透射电镜图；图3为本专利技术实施例4的TiO2量子点/TiO2复合材料的高倍透射电镜图；图4为本专利技术实施例4的在不同捕获剂条件下的纯的TiO2和TiO2量子点/TiO2复合材料的光催化活性；图5为本专利技术实施例7的纯的TiO2的透射电镜图；图6为本专利技术实施例7的C量子点/TiO2复合材料的低倍透射电镜图TEM图；图7为本专利技术实施例7的C量子点/TiO2复合材料的高倍透射电镜图TEM图；图8为本专利技术实施例7的C量子点/TiO2复合材料的XPS图：（a）C量子点/TiO2和纯的TiO2的XPS全谱图；（b）C1s；（c）Ti2p；（d）O1s；图9为本专利技术实施例7复合材料C量子点/TiO2的光催化活性图。具体实施方式实施例1一种量子点TiO2/TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：称取100mg的TiO2放入玛瑙钵中，加入0.1mL量子点二氧化钛溶液（10mg/ml）研磨2min后，放入烘箱中100℃干燥0.5h即得到质量分数比为1wt%的量子点TiO2/TiO2复合材料，命名为T-1。实施例2一种量子点TiO2/TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：称取100mg的TiO2放入玛瑙钵中，加入0.2mL量子点二氧化钛溶液（10mg/ml）研磨4min后，放入烘箱中90℃干燥1h即得到质量分数比为2wt%的量子点TiO2/TiO2复合材料，命名为T-2。实施例3一种量子点TiO2/TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：称取100mg的TiO2放入玛瑙钵中，加入0.3mL量子点二氧化钛溶液（10mg/ml）研磨8min后，放入烘箱中70℃干燥0.8h即得到质量分数比为3wt%的量子点TiO2/TiO2复合材料，命名为T-3。实施例4一种量子点TiO2/TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：称取100mg的TiO2放入玛瑙钵中，加入0.4mL量子点二氧化钛溶液（10mg/ml）研磨2min后，放入烘箱中100℃干燥2h即得到质量分数比为4wt%的量子点TiO2/TiO2复合材料，命名为T-4，纯的二氧化钛命名为T-0。上述制备制备方法制备的TiO2量子点/TiO2复合材料可作为光催化材料的应用。图1为纯的TiO2的透射电镜图，从图中可看到纯的TiO2表面是光滑的，图2和图3分别为TiO2量子点/TiO2复合材料的低倍和高倍透射电镜图。图2中黄色箭头所指为复合在二氧化钛上的量子点二氧化钛，在制备透射样品前，对样品进行超声1h，量子点依然均匀的分布在二氧化钛上，这也说明量子点二氧化钛与二氧化钛之间的复合非常牢固。图4a为TiO2量子点/TiO2复合材料和纯的二氧化钛材料降解罗丹明B的活性实验图。从图中可以发现，对于10mg/L的罗丹明B，纯的二氧化钛在1h内仅降解了55%，而复合2wt%的量子点二氧化钛后性能得到了极大的提高，仅需半个小时就可以将罗丹明B完全降解了。从图4b和4c也可以看到纯的二氧化钛和TiO2量子点/TiO2复合材料在不同的捕获剂中的降解率，对于纯的二氧化钛，空穴起着决定性作用，如果将空穴全部捕获，整个光催化反应将不会进行，而对于TiO2量子点/TiO2复合材料空穴和氧负离子都起着一定作用。这也说明量子点TiO2的复合改变了纯的二氧化钛的光催化机制，提高了电子空穴的利用，从而提高了光催化性能。实施例5一种C量子点/TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：称取100mg的TiO2放入玛瑙钵中，加入20µL的碳量子点溶液（10mg/ml）研磨4min后，放入烘箱中50℃干燥2h即得到质量分数比为0.2wt%的C量子点/TiO2复合材料，命名为T-1。实施例6一种C量子点/TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：称取100mg的TiO2放入玛瑙钵中，加入40µL的碳量子点溶液（10mg/ml）研磨2min后，放入烘箱中60℃干燥0.5h即得到质量分数比为0.4wt%的C量子点/TiO2复合材料，命名为T-2。实施例7一种C量子点/TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：称取100mg的TiO2放入玛瑙钵中，加入80µL的碳量子点溶液（10mg/ml）研磨6min后，放入烘箱中100℃干燥1h即得到质量分数比为0.8wt%的C量子点/TiO2复合材料，命名为T-4，纯的二氧化钛命名为T-0。上述制备制备方法制备的碳量子点/TiO2复合材料可作为光催化材料的应用。图5为纯的TiO2的透射电镜图，从图中可看到纯的TiO2表面是光滑的，图6和图7分别为C量子点/TiO2复合材料的低倍和高倍透射电镜图。图6中黄色箭头所指为复合在二氧化钛上的C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子点/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于工艺为：将TiO2放入研钵中，再加入量子点材料研磨，放入烘箱中干燥，得到量子点/TiO2复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种量子点/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于工艺为：将TiO2放入研钵中，再加入量子点材料研磨，放入烘箱中干燥，得到量子点/TiO2复合材料。2.根据权利要求1所述的一种量子点/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：所述量子点材料为C量子点或TiO2量子点。3.根据权利要求2所述的一种量子点/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：所述C量子点与TiO2的质量分数比为0.2-0.8wt%。4.根据权利要求2所述的一种量...

【专利技术属性】
技术研发人员：高美珍，王星，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62