[发明专利]一种纳米二氧化钛硫化镉复合光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米二氧化钛硫化镉复合光催化剂的制备方法，该方法利用纳米二氧化钛、N‑苯基甘氨酸以及乙酸镉形成复合物，然后在过硫酸铵的氧化下形成有机金属镉前驱体，通过有机金属镉前驱体和硫脲之间进行离子交换，得到纳米二氧化钛硫化镉复合光催化剂。本发明制备的纳米二氧化钛硫化镉复合光催化剂在可见光下具有良好的光催化降解水、空气污染物的能力，并能用于涂覆于纤维、无纺布、皮革等表面上。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，具体涉及一种纳米二氧化钛硫化镉复合光催化剂的制备方法。

背景技术

光催化技术是近十来年发展起来能有效处理水污染、空气污染等环境问题的有效手段。光催化的原理是借助光催化剂可以在太阳辐射下在水中产生高氧化活性物种，使有机污染物降解的技术。因此，光催化技术是一种简单、环保的解决水污染、空气污染问题的方法，在众多光催化剂中，纳米二氧化钛（TiO₂）因其具有高效、无毒、化学性质稳定等优点，使其成为一种具有大规模应用潜力的光催化剂，然而，纳米TiO₂通常在紫外光环境下才有光催化性能，此外，其电子与空穴容易复合，光催化能力下降。近年，针对这一问题，发明了多种在可见光下具有光催化能力的半导体材料，比如硫化镉量子点。但硫化镉会发生光腐蚀现象，导致其催化能力逐渐下降。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在紫外可见光下具有催化能力，并有减少电子与空穴复合以及防止光腐蚀能力的纳米二氧化钛硫化镉复合光催化剂的制备方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种纳米二氧化钛硫化镉复合光催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：

S1、将纳米二氧化钛、N-苯基甘氨酸和乙酸镉按照一定比例混合，加入到HCl溶液中，超声溶解，得到混合溶液；

S2、将过硫酸铵加入到HCl溶液中混合，得到过硫酸铵溶液；

S3、在冰水浴的条件下，将过硫酸铵溶液缓慢滴加到混合溶液中，滴加时间为30~40min，滴加完毕后，在冰水浴中反应6~8h，然后取出置于常温条件下反应12~24h，停止反应，将反应液取出，静置30min，过滤，得到聚合物的粗产物，再用去离子水和无水乙醇反复洗涤至澄清，得到产物，将产物在60℃的条件下恒温烘干，研磨得到有机金属镉前驱体粉末；

S4、在冰水浴及无光照的条件下，将有机金属镉前驱体粉末加入到硫脲溶液中进行离子交换，然后取出，经离心、洗涤、真空干燥、研磨处理后，得到纳米二氧化钛硫化镉复合光催化剂。

优选地，前述步骤S1中，纳米二氧化钛和N-苯基甘氨酸的质量比为2:1~1:10，N-苯基甘氨酸和乙酸镉的质量比为1:0.5~1:4，HCl溶液的pH值为0~1，HCl溶液的质量为纳米二氧化钛、N-苯基甘氨酸和乙酸镉总质量的10~30倍。

再优选地，前述步骤S2中，过硫酸铵的质量为N-苯基甘氨酸质量的1.2~2.0倍，HCl溶液的pH值为0~1，HCl溶液的质量为过硫酸铵质量的50~80倍。

更优选地，前述步骤S4中，有机金属镉前驱体粉末和硫脲的质量比为1:5~1:9，硫脲的浓度为0.1~0.2mol/L。

进一步优选地，前述步骤S4中，离子交换的时间为15min~2h。

本发明的有益之处在于：

（1）本发明的工艺过程操作简单、成本低廉，能够=适应大规模实际生产；

（2）本发明所制备的纳米二氧化钛硫化镉复合光催化剂可在紫外、可见光下实现光催化；

（3）本发明制备的纳米二氧化钛硫化镉复合光催化剂引入了导电聚合物聚苯胺作为两者的连接者，提高了其光催化活性，且可防止光腐蚀。