[发明专利]复合型光催化体系CQDS-KNbO3及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及复合型光催化体系CQD_S‑KNbO₃及其制备方法和应用。制备方法包括如下步骤：将碳量子点CQD_S溶解于去离子水中，然后将KNbO₃加入到碳量子点CQD_S水溶液中，搅拌1h，于80℃下烘干，得到复合型光催化体系CQD_S‑KNbO₃。本发明提供的具有强氧化还原活性的复合光催化体系CQD_S‑KNbO₃，可实现在可见光照射下降解有机污染物的同时制氢，将污染物视为一种资源，达到了环境治理同时产生清洁能源的双重目的。

技术领域

本发明属于光催化领域，具体涉及复合型光催化体系CQD_S-KNbO₃的制备及在可见光照射下光催化降解有机污染物和同时制氢中的应用。

背景技术

环境污染已经演变为社会发展进程中人类必须面对的严峻问题。在染料行业中会产生一些偶氮类染料，由于它们结构稳定，高毒性，带有吸电子基团，因此很难降解。这类难降解污染物会长期存在于环境中，对生态环境和人类健康有很大的危害。然而，单独对这类难降解污染物进行降解而不利用也是资源的一种浪费。所以应该提出一个经济合理的方法来解决这个问题。事实上，难降解污染物可以作为一个可利用的资源，通过一个合适的方法既可以降解污染物又可以同时产生可再生能源。毕竟能源危机已经成为全球关注的问题。迄今为止，已经有很多的方法用来降解污染物，例如生物法、理化法、絮凝法和吸附法。但是生物法处理时间较长，因为需要长时间培养微生物，而其他方法只是仅仅停留在如何降解污染物层面上，没有形成一种绿色高效的，有利于环境的污染物降解体系。相比较之下，半导体光催化剂，化学性质稳定，氧化还原性强，使用寿命长。因此，通过光催化法，利用廉价丰富的太阳光能发生氧化还原反应，实现对难降解有机污染物的降解及同时产生高燃烧值且燃烧产物是水且无环境污染的氢能，不仅降解了污染物还提供了一种简便的产氢技术，实现了环境治理与生产清洁能源的双重目的。

为了实现上述的双重目的，应选择具有强氧化还原活性的宽带隙半导体催化剂。然而可供选择的此类半导体材料非常少，并且由于宽的带隙需要非常高的能量来激发。KNbO₃是一种无毒、在光照下非常稳定的钙钛矿型复合氧化物。但是，KNbO₃作为光催化降解制氢材料，具有一定的缺点。KNbO₃具有较宽的带隙(3.3eV)，禁带宽度较大，不能有效的利用太阳光中的可见光部分，光利用率低。并且，KNbO₃的空穴和光生电子复合的几率比较高，这使得光生载流子利用效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有强氧化还原活性的复合光催化体系CQD_S-KNbO₃，以实现在可见光照射下降解有机污染物的同时制氢。

本发明是通过如下技术方案实现的，复合型光催化体系CQD_S-KNbO₃，制备方法包括如下步骤：将碳量子点CQD_S溶解于去离子水中，然后将KNbO₃加入到碳量子点CQD_S水溶液中，搅拌1h，于80℃下烘干，得到复合型光催化体系CQD_S-KNbO₃。

上述的复合型光催化体系CQD_S-KNbO₃，按质量比，碳量子点CQD_S:KNbO₃＝0.075-0.3:1。

上述的复合型光催化体系CQD_S-KNbO₃，所述的碳量子点CQD_S的制备方法包括如下步骤：将抗坏血酸、乙二醇和去离子水，搅拌混合均匀后，密封于聚四氟乙烯内衬不锈钢高压反应釜中，在150-170℃下加热70-80min，自然冷却到室温，离心，过滤，得碳量子点CQD_S。