一种光触媒-量子点复合材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于复合材料领域，涉及一种具有除甲醛抗菌性能的复合材料，特别涉及一种具有除甲醛抗菌性能的光触媒

【技术实现步骤摘要】
一种光触媒
‑
量子点复合材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于复合材料领域，涉及一种具有除甲醛抗菌性能的复合材料，特别涉及一种具有除甲醛抗菌性能的光触媒
‑
量子点复合材料、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]光触媒技术，又称光催化技术，而光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的半导体材料的总称。在紫外光及可见光的作用下，纳米二氧化钛能把氧气、水分子转化成强氧化性的物质(如羟基自由基、超氧自由基等)，从而分解挥发性有机化合物(如甲醛)、细菌及病毒，起到净化空气的效果。
[0003]碳量子点(Carbon Quantum Dots,CQDs)，是一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料，它由超细的、分散的、准球形、尺寸低于10nm的碳纳米颗粒组成，具有光致发光可调控、稳定性好、成本低等优点。近年来，量子点在化学发光、发光器件和医学成像等领域的应用日益广泛和深入。
[0004]目前在用光催化技术主要通过自然光，然而由于太阳光照射的不确定性或在一些难以被太阳光照射的场所如地下停车场、地下室等，光催化效果往往大打折扣。

技术实现思路

[0005]为解决上述
技术介绍
中提到的当前光催化技术在太阳光照射的不确定性或在一些难以被太阳光照射的场所如地下停车场、地下室等，光催化效果往往大打折扣的问题，本专利技术提供一种光触媒
‑
量子点复合材料，该材料具有在室内自然光下加速催化的优点。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种光触媒
‑
量子点复合材料，该复合材料各组分按质量百分比计包括：
[0008]纳米二氧化钛40
‑
60％，
[0009]碳量子点30
‑
50％，
[0010]分散剂5
‑
15％，银盐1
‑
5％。
[0011]在现有技术中，二氧化钛作为光催化剂将空气中的水分子、氧气催化转化为强氧化性物质，以达到分解有机物、灭杀细菌等功效，但以上过程皆需要在光照充足的情况下，尤其是紫外光。本专利技术从该角度出发，将纳米二氧化钛与碳量子点结合，以补足紫外光不足的问题，同时加入分散剂、银盐，增强光生电子的传输，抑制光生电子与空穴的复合，增强纳米二氧化钛的光催化效应；所述碳量子点选择为能够发射紫外光的碳量子点。
[0012]进一步的，所述纳米二氧化钛粒径为1
‑
30nm，更优选为3
‑
5nm。
[0013]进一步的，所述碳量子点还掺杂氮元素，氮元素掺杂的质量百分含量是1
‑
5％。
[0014]进一步的，所述碳量子点发射波长为200
‑
480nm。
[0015]紫外光区范围在200
‑
400nm，本专利技术中优选碳量子点发射波长范围在200
‑
480nm之间，处于紫外光区和蓝光区范围内。量子点可以通过改变其粒径尺寸，从而调节放射光的波长，得到色度较纯的发射光。即选取合适的碳量子点粒径，可以得到发射波长处于200
‑
400nm的紫外光。
[0016]进一步的，所述碳量子点粒径为1
‑
50nm，在本专利技术中优选为2
‑
5nm。
[0017]进一步的，所述氮掺杂碳量子点的制备过程包括以下步骤：
[0018]S1、将无水乙醇10
‑
15mL、香兰素1
‑
2g、乙二胺10
ꢀ‑
15mL混合，超声振荡5
‑
20min，再于200℃下反应6h，冷却至室温得悬浊液；
[0019]S2、悬浊液经0.1μm的微孔滤膜过滤，用水稀释滤液至浅黄色，10000r/min离心10min得灰白色沉淀，该沉淀再经洗涤、冷冻干燥得氮掺杂碳量子点。
[0020]进一步的，所述分散剂选自聚羧酸钠盐和磺酸钠盐中至少一种。
[0021]进一步的，所述银盐选自硝酸银、醋酸银、三氟乙酸银中至少一种。
[0022]进一步的，所述光触媒
‑
量子点复合材料各组分按质量百分比计是：纳米二氧化钛50％，碳量子点40％，聚羧酸钠盐7％，硝酸银3％。
[0023]进一步的，所述光触媒
‑
量子点复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0024]S1、将纳米二氧化钛、碳量子点、分散剂、银盐、去离子水混合，超声振荡10min得混合液；
[0025]S2、将所述混合液离心分离得固态物质，干燥得光触媒
‑
量子点复合材料。
[0026]一种本专利技术所述的光触媒
‑
量子点复合材料在催化分解有机物方面的应用，所述光触媒
‑
量子点复合材料在自然光下加速催化分解挥发性有机物、有机染料。进一步的，所述挥发性有机物、有机染料分别为甲醛、罗丹明B。本专利技术所述光触媒
‑
量子点复合材料可广泛应用于工业厂房、酒店、办公、商业、住宅、社区、学校等场所。
[0027]本专利技术所述的光触媒
‑
量子点复合材料基于光催化原理，可降解大多数有机物。甲醛是无色无味的气体，其在复合材料的光催化降解过程无明显对比现象。而有机染料罗丹明B溶于水得到红色溶液，其在复合材料的光催化降解过程中可看到从红色到无色的颜色变化，始态
→
终态对比明显。
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029]1.本专利技术通过具有紫外发射波长的量子点和纳米二氧化钛的协同作用下，再加上分散剂和银离子的辅助，增强光生电子的传输，抑制光生电子与空穴的复合，增强纳米二氧化钛的光催化效应，从而使得该复合材料能够在单独的室内自然光且不需借助额外紫外光源的条件下加快分解挥发性有机物、有机染料；在相同的自然光照射下，本专利技术光触媒
‑
量子点复合材料相较单独使用二氧化钛光触媒材料分解效率提高了近1.25倍；
[0030]2.传统的光催化材料需要购买紫外灯一起使用，本专利技术无需购买紫外灯，量子点发出的紫外光供给了纳米二氧化钛的光催化需求。本专利技术所述的光触媒
‑
量子点复合材料打破了传统光催化材料对外加紫外光源的依赖，并且制备步骤短、操作简单、产品稳定性好、易分离纯化。
附图说明
[0031]图1是罗丹明B(1号)和单一纳米二氧化钛(2号)对罗丹明B降解对比图；
[0032]图2是罗丹明B(1号)和复合材料TiC
‑
04(3号，实施例4)对罗丹明B降解对比图；
[0033]图3是各组份及光触媒
‑
量子点复合材料对罗丹明B的降解时间；
[0034]图4是光触媒
‑
量子点复合材料添加量对罗丹明B的降解时间对比。
具体实施方式
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光触媒
‑
量子点复合材料，其特征在于所述光触媒
‑
量子点复合材料各组分按质量百分比计包括：纳米二氧化钛40
‑
60％，碳量子点30
‑
50％，分散剂5
‑
15％，银盐1
‑
5％。2.根据权利要求1所述的光触媒
‑
量子点复合材料，其特征在于：所述纳米二氧化钛粒径为1
‑
30nm。3.根据权利要求1所述的光触媒
‑
量子点复合材料，其特征在于：所述碳量子点还掺杂氮元素，氮元素掺杂的质量百分含量为1
‑
5％。4.根据权利要求1所述的光触媒
‑
量子点复合材料，其特征在于：所述碳量子点发射波长为200
‑
480nm，所述碳量子点粒径为1
‑
20nm。5.根据权利要求3所述的光触媒
‑
量子点复合材料，其特征在于：所述碳量子点掺杂氮元素的制备过程包括以下步骤：S1、将无水乙醇、香兰素、乙二胺混合，超声振荡5
‑
20min，再于200℃下反应6h，冷却至室温得悬浊液，所述无水乙醇、香兰素、乙二胺体积质量比为10
‑
15ml：1
‑
2g：10

【专利技术属性】
技术研发人员：李继超，杨峰，蒋丹，许源，
申请(专利权)人：浙江世纪豪门家居科技有限公司，
类型：发明
国别省市：