[发明专利]一种黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于化工新材料领域，特别涉及一种黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料及其制备方法和应用。将黑磷粉末、凹凸棒和NaOH分散于有机溶剂中，并在惰性气体保护下进行溶剂热搅拌反应，反应结束后经过高速离心取上层悬浮液真空烘干得到黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料；将该纳米复合材料用于脱硝，与传统的SCR脱硝相比，低温下对NO的转化效率明显提高，可大大降低能耗。

技术领域

本发明属于化工新材料领域，特别涉及一种黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

作为纳米材料家族中的重要一员，纳米量子点材料以其量子隧道效应、丰富活性位、上转换荧光、优异电子传输等特性引起了人们的极大关注，在光电子器件、催化、生物荧光标记等领域展示了巨大的应用前景。

其中，黑磷量子点作为近两年刚刚涌现出来的新型量子点材料正越来越吸引人们的兴趣，它往往由它的母体--黑磷单晶或粉末逐步解离而得来，由于黑磷量子点对空气和水非常敏感，常常需要惰性气体隔绝保护，且制备过程均较为苛刻，而且只能得到有机溶剂溶液态的单一黑磷量子点，很大程度上限制了黑磷量子点的功能化应用前景。

发明内容

本发明旨在提供一种黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料及其制备方法和应用，即遴选合适的原料及工艺流程得到稳定的黑磷量子点/凹凸棒光催化材料，并将其用于尾气脱硝，

本发明的黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料是以凹凸棒为载体，将凹凸棒与黑磷量子点复合后得到的纳米材料，组成通式表示为BPQD/ATP。

上述黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料的制备方法为：将黑磷粉末、凹凸棒和NaOH分散于有机溶剂中，并在惰性气体保护下进行溶剂热搅拌反应，反应结束后经过高速离心取上层悬浮液真空烘干得到黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料，

其中，有机溶剂为n-甲基-2-吡咯烷酮，

惰性气体为氮气，氦气或氩气，

溶剂热搅拌反应具体为，于120～180℃下剧烈搅拌反应4～10h。

本发明的有益效果在于：本发明采用溶剂热法制备得到黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料，避免了传统制备工艺中的机械剥离，所得黑磷量子点粒径小于5nm，分散均匀，而且发挥了凹凸棒保护黑磷量子点产品不受空气氧化的优势(这可能是基于凹凸棒表面丰富的活性位以及形成的Si-O-P化学键等多方面的协同作用)；

本发明中黑磷量子点被可见光激发后产生光生电子与空穴，与NH₃协同作用共同将NO在室温下即可还原为N₂，大大降低了能耗。具体为：空穴与NH₃产生·NH₂自由基，再与NO生成NH₂NO中间产物，最后分解为氮气和水。

附图说明

图1为实施例1制备的黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料的SEM图。

图2为实施例1制备的黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料的TEM图。

具体实施方式

实施例1

将0.35g黑磷粉末、1.0g凹凸棒和0.2gNaOH分散于100ml n-甲基-2-吡咯烷酮中，并在氮气保护下于120℃下剧烈搅拌10小时，反应结束后经过7000rpm高速离心2h，取上层悬浮液真空烘干得到黑磷量子点/凹凸棒纳米复合材料，对所得产品进行扫描电镜和透射电镜观察，SEM和TEM图分别如图1和图2所示：凹凸棒呈现纳米棒状结构，黑磷量子点大小均一，均匀地负载在凹凸棒上。