[发明专利]一种可见光响应复合材料的制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料制备技术领域，利用水热法和机械搅拌法两步合成C₆₀与钛酸锶复合光催化剂，可用于可见光下降解四环素。

背景技术

目前，随着人类社会的不断发展、经济水平的不断提高、科技水平的不断进步的同时，当代资源和生态环境也日益突出，向人类提出了严峻的挑战。可持续发展已经成为现代社会必须选择的道路，而其面临的两大挑战是能源问题和环境问题，太阳能作为一种可再生能源，具有资源丰富、廉价、清洁、对环境无任何污染，是实现人类可持续发展的基础。而现阶段，利用太阳能作为能源，使用光催化技术降解有机污染物和光催化分解水制氢成为了近几年的研究热点。我们知道，在太阳光谱中,紫外光仅占5％，而可见光的比例却高达43％，因此，开发出可实际应用的可见光响应的半导体光催化剂是当前光催化研究领域的热点问题。

最近，研究较多的钙钛矿型化合物有很多，SrTiO₃是其中之一，由于SrTiO₃具有化学结构稳定、能与环境友好相处等众多优点，得到了科研人员越来越多的关注；SrTiO₃在特定条件下，可以实现光催化分解水制得氢气和氧气，因此证明其具有良好的电子-空穴对分离和传输特性。目前，SrTiO₃在光催化降解污染物方面的研究已经被大量报道；但是，SrTiO₃的带隙宽度为3.2eV，如此宽的带隙只能够吸收紫外光。为了提高SrTiO₃对太阳能的利用率，近些年来发现，通过有机物的负载的方法可以有效的提高其光催化性能，由于它能够有效地提高光生电子-空穴对的分离。另一方面，C₆₀分子点群为I_h，拥有五重对称性，C₆₀分子中60个碳原子完全等价，由于球面弯曲效应和五元环的存在，使得碳原子的杂化方式在石墨晶体中SP²和金钢石中SP³杂化之间。又由于C₆₀的高度对称的共轭大π键体系和C原子的锥形排列方式，使得C₆₀发生了电子转移，有效的抑制了光生载流子的复合。因此本次研究中，我们采用C₆₀负载在SrTiO₃光催化剂表面，拓展SrTiO₃光催化剂的响应范围，使之有效实现可见光响应。

发明内容

本发明提供的一种可见光响应的C₆₀/SrTiO₃复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：称取1.60mmol Sr(OH)₂·8H₂O和1.87mmol的TiO₂作为前驱液加入到17mL的去离子水中剧烈搅拌,随后加入1.05g的KOH,搅拌直至KOH完全溶解。

步骤2：将上述溶液装入到20mL的高温反应釜中，150℃条件下反应72h.待反应完成后冷却，得到的样品用乙醇和去离子水反复洗涤数次，然后在80℃干燥箱内干燥得到所需的SrTiO₃粉末。

步骤3：将C₆₀加入甲苯溶液中，超声后加入SrTiO₃粉末，再将混合溶液在室温下搅拌均匀后将混合溶液烘干，得到黄色粉末为C₆₀/SrTiO₃复合材料。

进一步地，C₆₀/SrTiO₃复合材料中，C₆₀与/SrTiO₃的质量比为0.006-0.03:1。

进一步地，C₆₀/SrTiO₃复合材料中，C₆₀与/SrTiO₃的质量比为0.018:1。

进一步地，超声时间为30min。

进一步地，在室温下搅拌的时间为24h。

进一步地，烘干指放入80℃的干燥箱里烘干5h。