[发明专利]一种NYF-Ti二元复合光催化剂及其制备方法

说明书

一种NYF‑Ti二元复合光催化剂及其制备方法。本发明二元复合光催化剂不仅复合了上转换材料，实现对可见光和近红外的吸收和转化，还增加了整个光催化材料在可见光区的吸光强度，进一步促进了复合光催化剂，提高催化剂的杀菌活性。本发明制备方法首先利用水热法合成的呈现出规则的六棱柱状的NYF，然后采用溶胶凝胶法将TiO₂负载在NYF表面，获得核壳结构的NYF‑Ti。本发明二元复合光催化剂制备工艺简单。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种NYF-Ti二元复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

光催化材料作为另一类很有前景的杀菌材料，因其作用效果迅速、杀菌力强、彻底的杀灭性、良好的适用性和化学稳定性等特点成为人们的研究热点。目前国内外常见的氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等技术存在能耗高及易产生消毒副产物等缺陷，若能研制出一种杀菌效率高、适用范围广、稳定性好及可循环利用的可见光杀菌材料，现有的消毒技术将有可能会得到极大的改善。利用光催化过程中产生的电子、空穴和在催化剂表面形成的活性氧物种对细菌细胞内外组成成分的氧化还原作用，致使细菌失活从而到达杀菌消毒效果。基于半导体的光催化杀菌技术因对环境污染小，不会产生对人体有害的副产物，同时还能用于治理环境中有机物降解，使其有可能发展成为一种安全可行的消毒技术。

目前研究最多的杀菌材料还是基于TiO₂半导体的光催化杀菌。与其他的光催化剂相比，TiO₂拥有其独特的优点，成为使用最为广泛的催化剂。其主要优点有：①半导体光催化剂催化活性主要依赖载流子浓度和表面吸附质对光生电子的给出或接受能力。目前，半导体金属氧化物或者硫化物光催化剂中，宽禁带TiO₂和ZnO的光催化活性最好，但ZnO的稳定性较差，所以限制其应用；②TiO₂跟太阳光谱有相对较好的匹配性，具有较高的光催化活性；③具有良好的化学稳定性和抗光腐蚀性；④TiO₂价格低廉并且无毒无害、无二次污染，使用成本低。TiO₂的一系列优点，使得被作为目前最常用的光催化剂应用于各个领域，并已经开发应用于实践。

但TiO₂的吸收峰在紫外区，太阳光中紫外光仅占5％，无法利用可见光和红外光，这极大的制约了TiO₂作为光催化剂在光降解领域的实际应用。

上转换材料由于其独有的上转换特性能够实现可见光到紫外光的转换，且稀土元素镨(Pr)能够在可见光激发下产生杀菌效果最好的UVC波段(200-280nm)紫外光。同时，光催化材料能够利用光能产生具有强氧化还原性质的活性物种，在处理微生物污染时无明显选择性，不仅能高效地将微生物杀灭且拥有良好的稳定性，显示出作为杀菌材料的良好应用前景。光催化材料作为另一类很有前景的杀菌材料，因其作用效果迅速、杀菌力强、彻底的杀灭性、良好的适用性和化学稳定性等特点成为人们的研究热点。故，目前较多很多研究人员将光催化剂与上转换材料复合形成上转换光催化剂，从而提高管催化剂的光催化效率。

CN110038600A公开一种了高效近红外光响应的复合光催化剂，其将上转换材料NaGdF₄:49％Yb/1％Tm@NaGdF₄与光催化剂TiO₂复合，生成一种新型复合光催化剂。NaGdF_4:Yb/Tm@NaGdF₄@TiO₂，该催化剂在可在近红外光下课快速降解含有燃料的罗丹明B的废水，该项技术可高效利用太阳能，有效解决水体中的有机污染物，安全无毒，对环境不造成二次污染。