【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料制备，尤其涉及一种石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法。
技术介绍
1、利用太阳能来实现的光电化学(pec)制氢是获取替代能源技术中最有应用前景的主要技术，被普遍认为是最理想的制氢途径。然而，到目前为止，如何更加高效地、经济地利用太阳能制氢仍然是一项重大挑战。二氧化钛(tio2)具有储量丰富、成本低、无毒，且稳定性和催化氧化性高的特点，因此，tio2在废水降解、太阳能转化、光催化等方面具有极高的应用前景。通过拓宽tio2对可见光及红外光区域的光吸收有利于提高催化性能。
2、采用量子点对tio2进行表面改性是一种很有效的方法，因为量子点，尤其是石墨烯量子点(gqds)具有许多优良特性如可调节带隙、电荷载流子选择性、量子限制效应以及优良的荧光性能等。gqds充当敏化剂能拓宽tio2的吸收范围。此外，gqds与tio2界面间存在相互作用，抑制tio2的光生电子复合，提高电荷转移效率，从而增强tio2半导体基光催化剂的pec性能。但是，通过gqds修饰tio2只考虑到可见光的吸收，红外光占据太阳光的43％，如果红外光得到充分利用，tio2的催化效率将会大大提高。但是，以往在制备石墨烯量子点/稀土氧化物纳米复合材料时，需要通过四氢呋喃分散剂将石墨烯量子点和稀土氧化物长时间搅拌进行络合，四氢呋喃在蒸发时会产生有害气体、且稀土氧化物沉淀较多、合成步骤繁琐等缺点。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种石墨烯量子点-稀土氧化物-
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，水热法制备gqds/gd2o3:er3+纳米颗粒溶液，将所述gqds/gd2o3:er3+纳米颗粒溶液沉积在二氧化钛纳米阵列上，干燥，得到gqds/gd2o3:er3+/tio2纳米复合材料，即为石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料。
4、进一步地，所述水热法制备gqds/gd2o3:er3+纳米颗粒溶液的方法如下：
5、将可溶性钆盐和可溶性铒盐混合，加入二乙二醇后磁力搅拌均匀，然后加入氢氧化钠溶液继续搅拌，合成悬浮有gd2o3:er3+的纳米颗粒溶液(悬浮有铒掺杂氧化钆的纳米颗粒溶液)；
6、将所述悬浮有gd2o3:er3+的纳米颗粒溶液干燥，得到粉末，研磨并煅烧，得到gd2o3:er3+纳米颗粒；
7、将所述gd2o3:er3+纳米颗粒、柠檬酸(ca)和水混合，水热法制备gqds/gd2o3:er3+纳米颗粒溶液。
8、进一步地，所述可溶性钆盐为六水氯化钆，所述可溶性铒盐为六水氯化铒。
9、进一步地，所述煅烧的温度为600-800℃，时间为2h。
10、进一步地，所述gd2o3:er3+纳米颗粒与柠檬酸的质量比为1∶20。
11、进一步地，水热法制备gqds/gd2o3:er3+纳米颗粒溶液时，水热反应的温度≥200℃，水热反应的时间≥6h。
12、进一步地，所述二氧化钛纳米阵列的制备方法如下：
13、将盐酸和去离子水混合，然后逐滴加入钛酸异丙酯(ttip)，搅拌均匀，制得反应液a；
14、将基底与所述反应液a混合并进行水热反应，取出并洗涤基底表面，得到二氧化钛纳米阵列。
15、进一步地，在二氧化钛纳米阵列的制备方法中，所述钛酸异丙酯、去离子水和盐酸的体积比为1∶30∶30；
16、所述水热反应的温度≥180℃，水热反应的时间≥12h；
17、所述基底为fto导电玻璃。
18、进一步地，将所述gqds/gd2o3:er3+纳米颗粒溶液沉积在二氧化钛纳米阵列上的方法为将gqds/gd2o3:er3+纳米颗粒溶液滴涂在二氧化钛纳米阵列表面，在烘箱中干燥即可。
19、本专利技术提出一种拓宽红外光吸收的gqds/gd2o3:er3+纳米复合材料。铒掺杂的氧化钆具有上转换的功能，在红外光的照射下，gd2o3:er3+能转换成紫外光及可见光，供二氧化钛吸收，该纳米复合材料还结合了稀土材料具有半填充的电子构型、高吸附容量和较大的红移的优点。
20、本专利技术还提供了一种根据上述方法制备得到的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料在光电制氢中的应用。
21、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
22、本专利技术通过水热法制备了gqds/gd2o3:er3+纳米复合材料，避免了有害物质的生成和繁琐的步骤，经济成本低。此外，gqds/gd2o3:er3+纳米复合材料既包含了量子点对可见光的吸收和优异的导电性能，又包含了铒掺杂氧化钆拓宽红外光的光吸收，保证二氧化钛可见光得到充分吸收的同时，拓宽了红外光的吸收。通过gqds/gd2o3:er3+修饰tio2，gqds/gd2o3:er3+/tio2光电流密度高达2.15ma/cm2，是原始tio2(0.62ma/cm2)的3.47倍。与单一的gqds和gd2o3:er3+修饰tio2相比，gqds/gd2o3:er3+/tio2光电流分别在gqds/tio2(1.77ma/cm2)，gd2o3:er3+/tio2(1.68ma/cm2)的基础上提高了21.5％和28.0％。同时通过理论计算阐明了性能增强机理，对开发基于异质结构的光催化剂提供了有益的参考价值。
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1.一种石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，水热法制备GQDs/Gd2O3:Er3+纳米颗粒溶液，将所述GQDs/Gd2O3:Er3+纳米颗粒溶液沉积在二氧化钛纳米阵列上，干燥，得到GQDs/Gd2O3:Er3+/TiO2纳米复合材料，即为石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料。
2.根据权利要求1所述的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述水热法制备GQDs/Gd2O3:Er3+纳米颗粒溶液的方法如下：
3.根据权利要求2所述的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述可溶性钆盐为六水氯化钆，所述可溶性铒盐为六水氯化铒。
4.根据权利要求2所述的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为600-800℃，时间为2h。
5.根据权利要求2所述的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述Gd2O3:Er3+纳米颗粒与柠檬酸的质量比为1∶20。
6.根据权利要求2所
7.根据权利要求1所述的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛纳米阵列的制备方法如下：
8.根据权利要求7所述的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述钛酸异丙酯、去离子水和盐酸的体积比为1∶30∶30。
9.根据权利要求7所述的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度≥180℃，水热反应的时间≥12h。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料在光电制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，水热法制备gqds/gd2o3:er3+纳米颗粒溶液，将所述gqds/gd2o3:er3+纳米颗粒溶液沉积在二氧化钛纳米阵列上，干燥，得到gqds/gd2o3:er3+/tio2纳米复合材料，即为石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料。
2.根据权利要求1所述的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述水热法制备gqds/gd2o3:er3+纳米颗粒溶液的方法如下：
3.根据权利要求2所述的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述可溶性钆盐为六水氯化钆，所述可溶性铒盐为六水氯化铒。
4.根据权利要求2所述的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为600-800℃，时间为2h。
5.根据权利要求2所述的石墨烯量子点-稀土氧化物-二氧化钛复合材料的...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧梅桂，张万里，孙东昊，杨春林，梁宇，梁益龙，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：
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