【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种双金属沉积的异质结光催化复合材料及其制备方法，属于光催化剂。
技术介绍
1、目前污水、污气处理的主要方法是物理法、化学法和生物法等，但是这些处理方法弊端较明显，比如只是简单的物理吸附没有真正的将污染物分解去除、处理成本较高且周期长、对成分复杂的污染物处理效果不明显，且有的处理方法还会带来二次污染。
2、光催化技术是运用半导体材料通过对太阳光的吸收激发出电子和空穴，这些游离的电子和空穴可与污染物发生氧化还原反应，将其分解成无害产物。且光催化技术对有机污染物的去除效果显著，对环境友好、简单易操作，已成为最有前途的污染治理技术之一。
3、光催化技术的核心是光催化剂，其中，二氧化钛光催化剂由于其成本低、制备简单、无毒、优越的化学稳定性以及抗氧化能力高等特点，已经广泛的应用在污水、废气中的处理方面。但是也存在一些缺陷，比如：(1)光激发出二氧化钛的电子和空穴寿命极短，容易复合，大大降低了二氧化钛的光催化活性；(2)二氧化钛的禁带宽度较大，为3.2ev，只有使用波长较短的紫外光进行照射才能被激发进行光催化降解，而紫外光仅仅占太阳光的5％，对太阳光利用率较低；(3)二氧化钛的比表面积、孔隙率低，污染物不能与其充分接触，降低了光催化效率。目前如何进一步提升二氧化钛光催化降解污染物的效率仍是许多研究者关注的课题。
4、改性多孔二氧化钛与传统的二氧化钛相比，比表面积增大，增加了二氧化钛的修饰位点，可以使其与污染物充分的接触；孔隙率、孔道数量的增多，增加了污染物与活性位点的接触概率，而且可以提高光
5、金属硫化物因制备工艺简单且大多数光谱响应范围较宽在光催化方面应用较多。与单金属硫化物(pbs、cds)相比，双金属硫化物(cuins2、agins2)对环境友好，符合绿色环保思想。其中cuins2是直接带隙半导体光电材料，禁带带隙宽度为1.45-1.5ev，带隙宽度可通过调节组分进行进行调节，较窄的禁带宽度使cuins2在可见光中具有很高的光吸收系数，但是禁带宽度过窄会使激发出的电子-空穴复合较快，限制了其在光催化领域上的单独应用。目前单一组分的光催化剂都有不同程度的缺陷。为了弥补缺陷可以将具有较窄禁带宽度的cuins2与二氧化钛半导体能带结构进行完美匹配，形成z型异质结交互网络结构。cuins2和二氧化钛两种半导体根据费米能级的不同，在接触面处会产生一个内建电场，当受到光照时，生成的光生电子和空穴会在内建电场的作用下向固定的方向移动，使光生电子和空穴进行有效的分离。且cuins2较高的光吸收系数可以提高异质结光催化剂对可见光的响应性。
6、石墨烯作为一种新型材料，在光催化方面可以发挥其多种优异性能：(1)石墨烯由于其独特的二维平面结构，可以给二氧化钛等其他光催化材料或者助催化剂提供良好的基底；(2)可以使光催化复合材料生成杂化能级，降低禁带宽度，提高对可见光的利用率；(3)石墨烯具有良好的电子传导能力，可以将生成的光生电子加速传导到光催化材料表面，可以有效的分离光生电子和空穴；(4)石墨烯超高的比表面积可以提高对污染物的吸附性能以及光催化降解性能。
7、在光催化半导体材料中通过贵金属(pt、pd、au等)材料的沉积，一方面可以使载流子重新分布，光生电子会从费米能级高的半导体转移到费米能级低的贵金属上，直至费米能级达到平衡，金属和半导体材料界面会生成肖特基势垒，此结构能很好的抑制光生载流子复合；另一方面修饰了贵金属的半导体光催化剂，在可见光的条件下，贵金属可以产生表面等离子体共振效应，此效应可以使贵金属产生热电子并参与到催化反应中。同时此效应可以提高光生电子-空穴的分离效率；且贵金属本身就具有很强的吸光能力，可以快速的将打到催化剂表面的光进行吸收，提高光催化剂对光的转化能力。而且相较于单种贵金属，在光催化剂中使用贵金属合金可以表现出更强的稳定性及更优异的表面等离子体共振效应等，从多方面进一步改善了光光催化剂的催化效果。
8、在已有的报道里面，研究人员会使用二氧化钛光催化剂的金属或非金属元素的掺杂、晶面的控制、或与其他半导体材料进行结合等方式进行改性，从而提高二氧化钛光催化剂的光催化降解污染物的效果。主要是选择其中一种或者两种材料对二氧化钛进行改性。但改性制备出的光催化复合材料吸附性一般，且对可见光的利用率较低，光催化降解效果并没有得到很好的提高。
技术实现思路
1、针对现有技术中光催化复合材料对光的利用率低、光催化性能低、以及对污染物的吸附效果差等问题，本专利技术提供了一种双金属沉积的异质结光催化复合材料及其制备方法，制备出的光催化复合材料不仅对污染物的吸附性能增强，而且在太阳光下的光催化性能也有较大提升。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1：制备多孔二氧化钛；
4、步骤2：将氧化石墨烯、多孔二氧化钛和cuins2复合得到石墨烯-tio2-cuins2复合物；
5、步骤3：将两种贵金属与石墨烯-tio2-cuins2复合物进一步复合得到双贵金属-石墨烯-tio2-cuins2光催化剂。
6、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
7、进一步，步骤1具体为：将冰醋酸与去离子水、模板剂搅拌均匀制备成a液，并使用强酸调节ph，将钛源滴加到无水乙醇中搅拌均匀生成b液，再将b液滴加到a液中搅拌均匀，得到c液，将c液加热生成凝胶，再干燥并研磨成颗粒，然后煅烧颗粒，即可制备出多孔二氧化钛。
8、进一步，所述模板剂为聚乙二醇。
9、进一步，所述钛源为钛酸异丙酯或钛酸丁酯，优选为钛酸丁酯。
10、进一步，所述冰醋酸、去离子水、钛酸丁酯、无水乙醇的用量体积比为(2-6):(10-40):(5-15):(10-40)。
11、进一步，所述聚乙二醇的用量与钛酸丁酯的质量比为5％-15％。
12、进一步，所述强酸调节ph至ph＜5。
13、进一步，所述钛酸丁酯加入到无水乙醇的速度为1-5ml/min。
14、进一步，所述b液加入到a液的速度为1-5ml/min。
15、进一步，步骤1中的所有搅拌具体为使用悬臂式电动搅拌器在常温条件下搅拌30-120min，搅拌速度为200-400r/min。
16、进一步，所述c液的加热采用水浴加热，温度为30-50℃，时间为2h-8h。
17、进一步，所述凝胶的干燥机器为恒温鼓风干燥箱，温度为50-100℃，干燥时间为24-48h,干燥完成后将得到的固体研磨过200目筛网。
18、进一步，所述煅烧具体为在空气气氛下在马弗炉中煅烧，煅烧温度为400-600℃，煅烧时间为4-10h。
19、进一步，制备出的多孔二氧化钛的孔径为1-100nm。
20、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1具体为：将冰醋酸与去离子水、模板剂搅拌均匀制备成A液，并使用强酸调节pH，将钛源滴加到无水乙醇中搅拌均匀生成B液，再将B液滴加到A液中搅拌均匀，得到C液，将C液加热生成凝胶，再干燥并研磨成颗粒，然后煅烧颗粒，即可制备出多孔二氧化钛。
3.根据权利要求2所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述模板剂为聚乙二醇，所述钛源为钛酸丁酯，所述冰醋酸、去离子水、钛酸丁酯、无水乙醇的用量体积比为(2-6):(10-40):(5-15):(10-40)，所述聚乙二醇的用量与钛酸丁酯的质量比为5％-15％，所述强酸调节pH至pH＜5，所述钛酸丁酯加入到无水乙醇的速度为1-5mL/min,所述B液加入到A液的速度为1-5mL/min，步骤1中的所有搅拌具体为使用悬臂式电动搅拌器在常温条件下搅拌30-120min，搅拌速度为200-400r/min。
4.根据权利要求2所述
5.根据权利要求1所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2具体为：将氧化石墨烯和多孔二氧化钛加入到去离子水中，搅拌并分散均匀，再依次加入CuCl2·2H2O、氯化铟、硫代乙酰胺，搅拌均匀，然后进行加热、离心、洗涤、干燥、研磨，即可得到石墨烯-TiO2-CuInS2复合物。
6.根据权利要求5所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯通过hummers法制备，其氧化程度为10％-50％，含水率为10-30％，片层数为1-10层，单片厚度为1-10nm，片径为1-10μm。
7.根据权利要求5所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯、多孔二氧化钛、CuCl2·2H2O、氯化铟、硫代乙酰胺用量的质量比为(0.05-0.5)：(1-4)：(0.05-0.1)：(0.05-0.15)：(0.05-0.15)，所述氧化石墨烯与去离子水的质量体积比为(0.05-0.5)：(20-50)g/mL，所述搅拌并分散具体为先进行常温搅拌30-60min，搅拌速度为200-400r/min，然后进行超声分散6-8h，步骤2的搅拌具体为使用悬臂式电动搅拌器常温搅拌30-90min，搅拌速度为200-400r/min，所述加热、离心、洗涤、干燥、研磨具体为将搅拌均匀的混合溶液放入水热反应釜中，在100-200℃下反应8-15h，反应完成后将混合溶液离心，具体为使用离心机在8000-15000r/min下离心5-30min，得到沉淀物，并将得到的沉淀物使用去离子水洗涤2-5次，洗涤具体为使用离心机在8000-15000r/min下离心5-30min，再将水洗后的沉淀物在50-100℃下使用真空干燥机在5-10Pa下真空干燥24-48h，干燥完成后将得到的固体研磨过200目筛网。
8.根据权利要求1所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3具体为：将两种贵金属酸或盐溶液加入到去离子水中，搅拌均匀，再加入石墨烯-TiO2-CuInS2复合物，搅拌均匀后，再在搅拌的状态下持续进行紫外光照射，然后进行离心、洗涤、干燥、研磨，即可得到双贵金属-石墨烯-TiO2-CuInS2光催化剂。
9.根据权利要求8所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述两种贵金属酸或盐溶液为金、银、钌、铑、钯、锇、铱、铂的酸或盐溶液中的其中两种，所述两种贵金属酸或盐溶液中每种贵金属酸或盐溶液的浓度为10mg/mL，其使用量与去离子水的体积比为(0.1-20)：(50-100)，所述石墨烯-TiO2-CuInS2复合物与去离子水的质量体积比为(2-5)：(50-100)g/mL，步骤3的搅拌具体为常温搅拌15-45min，搅拌速度为200-400r/min，所述在搅拌的状态下持续进行紫外光照射具体为在搅拌速度为200-400r/min的条件下持续紫外光照射2-15h，紫...
【技术特征摘要】
1.一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1具体为：将冰醋酸与去离子水、模板剂搅拌均匀制备成a液，并使用强酸调节ph，将钛源滴加到无水乙醇中搅拌均匀生成b液，再将b液滴加到a液中搅拌均匀，得到c液，将c液加热生成凝胶，再干燥并研磨成颗粒，然后煅烧颗粒，即可制备出多孔二氧化钛。
3.根据权利要求2所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述模板剂为聚乙二醇，所述钛源为钛酸丁酯，所述冰醋酸、去离子水、钛酸丁酯、无水乙醇的用量体积比为(2-6):(10-40):(5-15):(10-40)，所述聚乙二醇的用量与钛酸丁酯的质量比为5％-15％，所述强酸调节ph至ph＜5，所述钛酸丁酯加入到无水乙醇的速度为1-5ml/min,所述b液加入到a液的速度为1-5ml/min，步骤1中的所有搅拌具体为使用悬臂式电动搅拌器在常温条件下搅拌30-120min，搅拌速度为200-400r/min。
4.根据权利要求2所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述c液的加热采用水浴加热，温度为30-50℃，时间为2h-8h，所述凝胶的干燥机器为恒温鼓风干燥箱，温度为50-100℃，干燥时间为24-48h,干燥完成后将得到的固体研磨过200目筛网，所述煅烧具体为在空气气氛下在马弗炉中煅烧，煅烧温度为400-600℃，煅烧时间为4-10h，制备出的多孔二氧化钛的孔径为1-100nm，晶型为锐钛矿70％-90％、金红石10％-30％。
5.根据权利要求1所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2具体为：将氧化石墨烯和多孔二氧化钛加入到去离子水中，搅拌并分散均匀，再依次加入cucl2·2h2o、氯化铟、硫代乙酰胺，搅拌均匀，然后进行加热、离心、洗涤、干燥、研磨，即可得到石墨烯-tio2-cuins2复合物。
6.根据权利要求5所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯通过hummers法制备，其氧化程度为10％-50％，含水率为10-30％，片层数为1-10层，单片厚度为1-10nm，片径为1-10μm。
7.根据权利要求5所述一种双金属沉积的异质结光催化复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯、多孔二氧化钛、cucl2·2h2o、氯化铟、硫代乙酰胺用量的质量比为(0.05-0.5)：(1-4)：(0.05-0.1)：(0.05-0.15)：(0.05-0.15)，所述氧化石墨烯与...
【专利技术属性】
技术研发人员：王研，赵玉，于勇勇，李洋，焦美州，王垚，
申请(专利权)人：厦门斯研新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。