[发明专利]一种含碳点的二氧化硅/二氧化钛复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于碳点复合材料技术领域，具体涉及一种含碳点的二氧化硅/二氧化钛复合材料及其制备方法。

背景技术

碳元素是自然界中与人类最密切相关、最重要的元素之一，随着科技的快速发展，碳材料的结构也进入纳米尺度，通过调控碳材料的尺寸和表面化学性质，新型碳纳米材料主要呈现以下几种形式：富勒烯、碳纳米管、碳纳米纤维、纳米金刚石、石墨烯和碳点。

碳点是一种新型的荧光碳纳米材料，碳点是指至少在一个维度上尺寸小于10nm且具有荧光性能的碳颗粒，可为聚合点、石墨烯量子点和碳纳米点，碳点具有嘲笑的尺寸，良好的发光性能，很好的生物相容性和光诱导电荷转移特性，因此在环境领域、能源转换、生物医药以及符合材料等相关领域都有很好的应用前景。

中国专利CN 105754594A公开的一种荧光碳点/介孔分子筛复合发光材料及其制备与应用，在硅烷偶联剂中加入无水柠檬酸，恒温反应纯化得到硅烷功能化荧光碳量子点，再将介孔分子筛MCM-41，MCM-48，SBA-15和ZSM-5中的至少一种与硅烷功能化荧光碳量子点再常温下搅拌反应，纯化，得到荧光碳点/介孔分子筛复合发光材料，该复合发光材料对氧气敏感，可作为氧气传感器。中国专利CN 104356430B公开的一种碳点/壳聚糖原位复合材料的制备方法，将壳聚糖溶液微波处理后，加入蒸馏水，调节pH得到碳点/壳聚糖原位复合物，再经流延成膜或者电沉积得到碳点/壳聚糖复合涂层材料。由上述现有技术，碳点材料的复合材料多在生物器件领域应用，在碳点材料及其复合材料在环境中的应用并不显著。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含碳点的二氧化硅/二氧化钛复合材料及其制备方法，通过常压微等离子体放电处理和溶胶凝胶技术，制备得到附着二氧化钛的孔道结构的碳点/介孔二氧化硅复合材料，本发明制备方法简单，效率高，能耗低，制备的复合材料具有荧光，可用于重金属离子吸附催化领域，尤其对铀酰离子的吸附催化效果佳。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种含碳点的二氧化硅/二氧化钛复合材料，所述含碳点的二氧化硅/二氧化钛复合材料包括碳点/介孔二氧化硅复合材料和纳米二氧化钛粒子，所述碳点/介孔二氧化硅复合材料具有孔道结构，所述纳米二氧化钛粒子附着于碳点/介孔二氧化硅复合材料表面。

本发明还提供一种含碳点的二氧化硅/二氧化钛复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将介孔二氧化硅与含有柠檬酸和乙二胺的溶液混合，超声分散得到悬浊液；

(2)将步骤(1)制备的悬浊液置于反应器中，进行常压微等离子体放电处理，保持电流稳定，放电结束后将悬浊液用离心分离，固体洗涤，真空干燥，得到碳点/介孔二氧化硅复合材料；

(3)将钛酸四丁酯滴加到乙醇溶液中形成前驱体溶液，加入步骤(2)制备的碳点/介孔二氧化硅复合材料，混合均匀形成混合溶液，在剧烈搅拌情况下，将混合溶液滴加入含冰醋酸的乙醇溶液中，继续搅拌，烘干，得到含碳点的二氧化硅/二氧化钛复合材料。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，介孔二氧化硅的浓度为1-10mg/mL。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，柠檬酸与乙二胺的总质量与介孔二氧化硅的质量比为10-150:1，所述柠檬酸与乙二胺的摩尔比为1:0.1-10。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，常压微等离子体放电处理的放电输出电流为2-20mA，优选为10mA，放电稳定持续时间为10-40min。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，固体洗涤的方法为：先用去离子水洗涤3-4次后，再用乙醇洗涤2-3次。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，真空干燥的温度为80℃。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，碳点/介孔二氧化硅复合材料为淡黄色固体粉末。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，含碳点的二氧化硅/二氧化钛复合材料中碳点/介孔二氧化硅复合材料与二氧化钛的质量比为1:0.1-0.5。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，含碳点的二氧化硅/二氧化钛复合材料用于金属离子吸附催化，尤其用于铀酰离子吸附。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：