[发明专利]一种硫化钨量子点和贵金属纳米粒子共同修饰的溴氧铋复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种硫化钨量子点和贵金属纳米粒子共同修饰溴氧铋复合材料的制备方法及应用，属于光催化剂技术领域，以硝酸铋和溴化钾为原料，采用溶剂热法制备尺寸均匀的溴氧铋；将溴氧铋加入贵金属盐溶液中，经还原得到贵金属负载溴氧铋；将硫化钨预处理得到硫化钨量子点溶液；将所述贵金属负载溴氧铋加入硫化钨量子点溶液中，室温搅拌下实现硫化钨量子点和贵金属纳米颗粒共同修饰的溴氧铋复合材料。本发明制备出的硫化钨量子点和贵金属纳米粒子共修饰的溴氧铋复合光催化剂在光降解有机污染物方面具有良好的性能，可广泛用于催化废水中有机污染物的去除、重金属离子还原等领域，大大提高了溴氧铋和硫化钨的应用范围。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，涉及一种硫化钨量子点和贵金属纳米粒子共同修饰的溴氧铋复合材料的制备方法及应用。

背景技术

卤氧铋(BiOX)光催化剂，作为一种典型的铋系半导体材料，由于其间接跃迁模式和独特的开放式层状结构，使得此类催化剂具有较好的光生载流子转移速率及光生电子-空穴对分离效率，进而拥有了较好的光催化活性，在空气净化和有机废水处理方面展现出了潜在的应用前景，成为了目前国内外学者的研究重点。在卤氧铋中，溴氧铋(BiOBr)的禁带宽度为2.6eV，具有吸收太阳光中可见光的能力，且具有较高的稳定性等特点备受关注。

利用双助催化剂构建多元复合体系光催化剂，巧妙利用多级界面之间的耦合作用，获得更多的有效活性单元、更高的量子效率和更好的稳定性，是复合光催化研究领域的一个热点和挑战。Tada等人[Nat.Mater.2006,5,782]设计了一种具有各向异性的CdS-Au-TiO₂三元异质结体系，其中CdS、TiO₂和电子转移介质Au空间上分布确定，这种三组分的体系表现出比单组分和双组分体系更高的催化性能。专利CN108452815A公开了一种Ag/AgBr/BiOBr/Bi复合型光催化剂的制备方法，该方法制得的复合催化剂能够在可见光照射下，降解罗丹明B、结晶紫和金橙II在内的多种染料。

本发明以BiOBr为基底，利用双助剂(WS₂量子点和贵金属纳米粒子)构建M/BiOBr/WS₂三元复合体系光催化剂，贵金属独特的表面等离子体共振(SPR)特性可以拓宽半导体的吸收光谱范围，产生的强磁场效应可以促进附近半导体电子空穴的分离，如果协同利用WS₂量子点的量子限域效应和贵金属纳米粒子的SPR效应，将有望获得增强的可见-近红外区吸收率和光量子效率。目前还没有关于该类技术的报道，本发明具有一定的创新性。

发明内容

为了解决传统催化剂的太阳光利用率低和量子转换效率低的不足，本发明提供了一种硫化钨量子点和贵金属纳米粒子共同修饰的BiOBr复合材料的制备方法。本发明采用溶剂法合成溴氧铋，然后在其表面上负载贵金属纳米粒子，该材料进一步分散在硫化钨量子点溶液中即可得到硫化钨量子点和贵金属纳米粒子共同修饰的溴氧铋复合材料。本发明所述的制备方法简单易控，所制备得到的复合型光催化剂在可见光照射下可实现快速降解有机污染物的效果。

本发明是这样实现的：一种硫化钨量子点和贵金属纳米粒子共同修饰的溴氧铋复合材料的制备方法，以硝酸铋和溴化钾为原料，采用溶剂热法制备尺寸均匀的溴氧铋；将溴氧铋加入贵金属盐溶液中，经还原得到贵金属负载溴氧铋；将硫化钨预处理得到硫化钨量子点溶液；将所述贵金属负载溴氧铋加入硫化钨量子点溶液中，室温搅拌下实现硫化钨量子点和贵金属纳米颗粒共同修饰的溴氧铋复合材料。