一种催化剂的改性方法和光催化剂技术

一种催化剂的改性方法和光催化剂，属于光催化领域。该改性方法是通过将改性剂和催化剂进行复合实现。其中的改性剂和催化剂是两种不同的半导体材料，并且该改性剂和催化剂的带隙存在重叠区域；改性剂的价带顶在催化剂的价带顶之上，且改性剂的导带底在催化剂的导带底之上。该改性方法可以提高提高催化剂的催化活性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂的改性方法和光催化剂


[0001]本申请涉及光催化领域，具体而言，涉及一种催化剂的改性方法和光催化剂。

技术介绍

[0002]顾名思义，光催化是在光的作用下发生的催化反应。其中，光催化剂(光触媒)是一种特殊的物质。光催化剂在光照下不发生化学变化，但会引起周围物质的化学反应。
[0003]具体地，光催化剂通过光能使其周围的O2及H2O分子转化为
‑
OH或负离子，这些
‑
OH或负离子与有机污染物进行化学反应，有机污染物被降解产生CO2和水。因此，光催化技术可以使有机污染物被降解。
[0004]二氧化钛纳米颗粒是光催化剂中研究和使用较多一种物质，如何进一步提高其催化效果是一种亟待解决的难题。

技术实现思路

[0005]基于上述的不足，本申请提供了一种催化剂的改性方法和光催化剂，以改善、甚至解决如何提高二氧化钛光催化效果的问题。
[0006]本申请是这样实现的：
[0007]在第一方面，本申请的示例提供了一种用于提高催化剂的催化活性的改性方法。该改性方法是通过将改性剂和催化剂进行复合实现，其中，改性剂和催化剂是两种不同的半导体材料，并且改性剂和催化剂的带隙存在重叠区域。改性剂的价带顶在催化剂的价带顶之上，且改性剂的导带底在催化剂的导带底之上。
[0008]在本申请的一些示例中，催化剂为光催化剂。
[0009]在本申请的一些示例中，催化活性通过被改性的光催化剂的吸光光谱带宽被扩宽而提高。
[0010]在本申请的一些示例中，光催化剂为二氧化钛，改性剂为硒化镉量子点；通过改性，二氧化钛的吸收光谱带宽，从小于400nm的紫光区扩宽至可见光区。
[0011]在第二方面，本申请示例提出了一种用于提高二氧化钛的光催化活性的改性方法。该改性方法包括：在通过溶剂热法制备二氧化钛的过程中，使量子点作为改性剂参与溶剂热反应。
[0012]在本申请的一些示例中，量子点是以制成品的形式被加入到反应体系中的。
[0013]在本申请的一些示例中，量子点是水溶性的。
[0014]可选地，量子点为硒化镉。
[0015]可选地，量子点为分散在有机溶剂中的硒化镉。
[0016]在本申请的一些示例中，硒化镉的制备方法如下：
[0017]将氧化镉、油酸、十八烯在具有惰性气氛条件的容器中混合；在第一温度下反应，使镉元素形成油酸镉；在第二温度下，加入硒前驱体反应，然后冷却至室温。
[0018]可选地，第一温度为240℃、且在镉元素形成油酸镉之后继续升温至320℃，第二温
度为280℃。
[0019]可选地，在第二温度下，加入硒前驱体反应5分钟后，迅速冷却至室温。
[0020]可选地，冷却至室温后，加入有机溶剂保持液体澄清，经过萃取获得固体，再溶解再正己烷中。
[0021]在本申请的一些示例中，改性方法包括：将钛源溶解在酸性试剂中，然后依次加入醇、去离子水和量子点，形成反应液；将反应液封闭于反应釜内进行溶解热反应，形成产物液；从产物液中分离干燥的固体，并进行煅烧。
[0022]可选地，煅烧温度为350℃。
[0023]在第三方面，本申请示例提出了一种光催化剂。其呈纳米花状，且含有二氧化钛和硒化镉量子点。
[0024]在以上实现过程中，本申请实施例提供的催化剂改性方法使用均为半导体材料的改性剂和催化剂。同时对两种半导体材料的能级位置和带隙宽度的选择，使两者的符合材料的具有更宽的“带隙”，并且也使能够将电荷(电子和空穴)更好地分离。如此，该复合材料中的电子空穴对的复合速率更低，从而获得相对于相比于单独的催化剂的更高的催化性能。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0026]图1为单一的二氧化钛纳米花的扫描电镜图和本申请实施例1中的量子点修饰二氧化钛的扫描电镜图的对比示意图；
[0027]图2示出了本申请实施例1、实施例2和实施例3中制作的样品降解MO的效率曲线图。
具体实施方式
[0028]下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0029]以下针对本申请实施例的催化剂的改性方法和光催化剂进行具体说明：
[0030]作为一种光催化剂，二氧化钛具有诸多的优势。然而，经过实践，专利技术人发现，现有的二氧化钛光催化剂仍具有改进的空间和余地。
[0031]例如，就专利技术人所知，二氧化钛(TiO2)光催化剂的吸收光谱还局限于紫外光区域，从而使得其对太阳光的利用率较低。因此，作为改进二氧化钛光催化剂的一种的重要方向就是，扩展其吸收光谱范围，以便提高太阳光的利用率。
[0032]目前对于二氧化钛的改进主要有采用表面修饰(如螯合、衍生)、过渡金属掺杂、非金属掺杂、染料敏化等等；或者，通过控制粒径以便利用其量子尺寸效应等。
[0033]通过研究，专利技术人选择实施有别于上述方案的改性措施。该方案主要基于半导体复合。即在使用二氧化钛的基础上，选择使用另一种半导体材料，通过将二者进行复合，实
现对电荷分布的调制。这样的方案使得所获得的经过改性的二氧化钛材料中的电子和空穴对能够被更好地分离(降低复合率)。
[0034]在此基础上，通过进一步的验证，专利技术人确信上述方案同样适用于其他的催化剂。如其他金属氧化物催化剂，包括但不限于Bi2O3、ZnO、CuO、In2O3；非氧化物催化剂包括但不限于CdS系列、CuS系列、氮化物系列。
[0035]因此，在本申请，专利技术人提出了一种催化剂的改性方法，用于提高该催化剂的催化活性。其中，该被提高的催化活性，例如可以从被确定为光催化剂的吸收光谱的宽度而得以反映。
[0036]示例性地，当光催化剂为二氧化钛时，其吸光光谱从紫外光区扩展至可见光区。即通过上述方式改性的复合的二氧化钛光催化剂的吸收光谱是从可见光区延伸至紫外光区的光谱区域。作为一种更具体的可替代示例，当光催化剂为二氧化钛时，改性剂可以选择为硒化镉量子点。并且，通过两者的配合实现量子点对二氧化钛的改性，使二氧化钛的吸收光谱带宽，从小于400nm的紫光区扩宽至可见光区。
[0037]总体而言，该改性方法主要是通过将改性剂和催化剂进行复合而实现。并且，特别地，其中的改性剂和催化剂是两种不同的半导体材料。同时，从两者的能级结构上而言，改性剂的带隙和催化剂的带隙存在重叠区域，并且改性剂的价带顶在催化剂的价带顶之上，且改性剂的导带底在催化剂的导带底之上。
[0038]通过在上述对催化剂和改性剂的能级结构的选择，使得二者在能级上产生耦合的相互作用，从而能够对在催化反应过程中的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化剂的改性方法，用于提高催化剂的催化活性，其特征在于，所述改性方法是通过将改性剂和催化剂进行复合实现；所述改性剂和催化剂是两种不同的半导体材料；所述改性剂和所述催化剂的带隙存在重叠区域，所述改性剂的价带顶在所述催化剂的价带顶之上，且所述改性剂的导带底在所述催化剂的导带底之上。2.根据权利要求1所述的催化剂的改性方法，其特征在于，所述催化剂为光催化剂。3.根据权利要求2所述的催化剂的改性方法，其特征在于，所述催化活性通过被改性的所述光催化剂的吸光光谱带宽被扩宽而提高。4.根据权利要求3所述的催化剂的改性方法，其特征在于，所述光催化剂为二氧化钛，所述改性剂为硒化镉量子点；通过改性，所述二氧化钛的吸收光谱带宽，从小于400nm的紫光区扩宽至可见光区。5.一种催化剂的改性方法，用于提高二氧化钛的光催化活性的方法，其特征在于，所述方法包括：在通过溶剂热法制备二氧化钛的过程中，使量子点作为改性剂参与溶剂热反应。6.根据权利要求5所述的催化剂的改性方法，其特征在于，所述量子点是以制成品的形式被加入到反应体系中的。7.根据权利要求6所述的催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪鹏生，程陆玲，蒋畅，丁云，
申请(专利权)人：合肥福纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：