一种基于大环化合物光敏染料与二氧化钛的杂化材料及其制备方法和在光催化中的应用技术

本发明专利技术公开了一种基于大环化合物光敏染料与二氧化钛的杂化材料及其制备方法和在光催化中的应用。这种杂化材料包括大环化合物光敏染料和二氧化钛；所述的大环化合物光敏染料，为杯芳烃化合物或者卟啉化合物。同时也公开了这种基于大环化合物光敏染料与二氧化钛的杂化材料的制备方法，以及这种杂化材料在光催化中的应用。本发明专利技术的大环化合物光敏染料与二氧化钛制成的有机‑无机杂化材料具有分级多孔的结构，能提高气体的自由扩散及CO2表面吸附，增加反应物吸附量和活化程度，还可降低电子‑空穴对的复合几率，有效提升了光催化效率。另外，本发明专利技术的杂化材料具有高的稳定性，增强了光催化中循环利用稳定性。

A hybrid material based on photosensitive dye and titanium dioxide based on macrocyclic compounds and its preparation and application in photocatalysis

The invention discloses a hybrid material based on the photosensitive dye and titanium dioxide of macrocyclic compound, the preparation method and the application in the photocatalysis. The hybrid material includes macrocyclic compounds, photosensitive dyes and titanium dioxide, and the macrocyclic compounds are photosensitive dyes, calixarene compounds or porphyrin compounds. Meanwhile, the preparation method of hybrid material based on macrocyclic compounds, photosensitive dyes and titanium dioxide, and the application of such hybrid materials in photocatalysis are also disclosed. The structure of organic inorganic hybrid materials of the invention macrocyclic compounds photosensitive dye and titanium dioxide with hierarchical porous, can improve the gas diffusion and surface adsorption of CO2, increase the reactant adsorption and activation level, but also can reduce the electron hole pair recombination rate, effectively enhance the photocatalytic efficiency. In addition, the hybrid materials of the present invention have high stability and enhance the recycling stability in photocatalysis.

【技术实现步骤摘要】
一种基于大环化合物光敏染料与二氧化钛的杂化材料及其制备方法和在光催化中的应用
本专利技术涉及一种基于大环化合物光敏染料与二氧化钛的杂化材料及其制备方法和在光催化中的应用。
技术介绍
随着化石燃料的消耗，人们开始面临能源枯竭的问题，如何提供充足的可再生能源引起了广泛高度的关注。太阳能洁净无污染，储量巨大，是解决以上问题的有效途径。光催化作为一种有效的光电转化技术，在光解水制氢和光催化还原CO2方面具有重要的应用前景。然而，目前大多数光催化剂为紫外光响应，占太阳光能量43％的可见光无法有效利用，且半导体内部的高光生载流子复合率也制约了光催化效率的进一步提高。因此，拓展光催化剂的可见光吸收能力和提高其载流子分离效率具有重要的科学研究意义。TiO2作为半导体光催化剂的鼻祖，具有无毒、廉价、高效、高化学稳定性等优异性质，在光催化还原水制氢和光催化还原CO2方面具有广阔的应用前景。然而，TiO2的光谱响应范围窄、光生电子-空穴复合率高、对底物选择吸附性能差，限制了它在可见光催化中的应用。要提高TiO2的光催化活性，需要从改善催化剂的这三个方面入手。目前常见解决方法是表面改性或者离子掺杂，然而，表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于大环化合物光敏染料与二氧化钛的杂化材料，其特征在于：包括大环化合物光敏染料和二氧化钛；所述的大环化合物光敏染料，为杯芳烃化合物或者卟啉化合物；所述杯芳烃化合物的结构通式如式(Ι)或式(Ⅱ)所示：

【技术特征摘要】
1.一种基于大环化合物光敏染料与二氧化钛的杂化材料，其特征在于：包括大环化合物光敏染料和二氧化钛；所述的大环化合物光敏染料，为杯芳烃化合物或者卟啉化合物；所述杯芳烃化合物的结构通式如式(Ι)或式(Ⅱ)所示：D为电子给体，在式(Ι)中为中的至少一种，在式(Ⅱ)中为中的至少一种；π为共轭桥连体，为中的至少一种，n＝1或2；A为电子受体，在式(Ι)中为或中的至少一种；所述卟啉化合物的结构通式如式(Ⅲ)所示：式(Ⅲ)中，M为Zn，Fe，Co，Pd或Pt。2.根据权利要求1所述的一种基于大环化合物光敏染料与二氧化钛的杂化材料，其特征在于：大环化合物光敏染料占二氧化钛质量的1％～15％。3.一种基于大环化合物光敏染料与二氧化钛的杂化材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)染料溶液的配制：将大环化合物光敏染料溶于有机溶剂中，配成染料溶液；2)染料-TiO2凝胶的制备：将钛酸四丁酯、螯合剂、水和染料溶液混合，把混合液加热至凝固形成半透明胶状固体，得到染料-TiO2凝胶；3)凝胶的后处理：提取染料-TiO2凝胶，干燥，晶化，得到权利要求1所述的基于大环化合物光敏染料与二氧化钛的杂化材料。4.根据权利要求3所述的一种基于大环...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军民，苏成勇，陈逸凡，黄剑锋，秦苏，黄理渊，徐耀维，郭靖，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44