[发明专利]一种利用层层自组装制备光催化材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用层层自组装制备光催化材料的方法，包括：(1)以聚烯丙基胺盐酸盐为聚电解质构筑基元，二维氧化钛纳米片为另一构筑基元，通过层层自组装技术，构建聚电解质\二维氧化钛纳米片的多层膜；(2)利用渗透光化学交联的方法，原位还原金纳米粒子，制备得到光催化材料；本发明制备工艺简单，时间周期短，绿色环保，复合多层膜生长均匀，可实现批量制备。

技术领域

本发明属于材料化学层层自组装制备技术领域和光催化材料技术领域，具体涉及一种利用层层自组装制备光催化材料的方法，更具体涉及一种利用层层自组装制备聚电解质-氧化钛纳米片-金纳米粒子的方法。

背景技术

层层自组装是利用基底从两种或多种聚合物溶液中交替吸附以及其他多价物质之间互补的一种技术，因其能在固体表面生成具有功能性的薄膜，在生物传感、药物、基因传递、再生医学、组织工程以及仿生医学上的应用已经得到认可，层层自组装技术是在过去几十年，因为其成分组成可控、简单、具有可调控性备受科研工作者的关注。因其组成的可控性，使得材料具有多功能性，制备的多层膜可用于光学、催化、能源、生物医学等诸多领域。

氧化钛纳米片是通过剥离片层堆积结构的钛酸盐后获得的二维单层的结构，氧化钛纳米片具有很多独特的优异性质，如优良的光电化学特性、催化特性等，近年来二维氧化钛纳米片备受科研工作者的关注。

光催化反应在过去的40年中引起了相当大的关注。光催化反应可以简单理解为太阳能+光催化剂→清洁能源+良好环境，在清洁能源产生的能源与环境领域有着巨大的潜力。利用太阳光水解产氢是解决能源环境问题的主要策略之一，因为氢气作为清洁能源，具有零污染及燃烧值高等优点，是取代化石资源的主要途径。

通过层层自组装及后渗透光化学交联的方法对构建的纳米结构进行调控，制备金纳米粒子负载的基于氧化钛纳米片的复合多层膜，并获得尺寸可控、生长负载均匀的多层膜，并提高光催化产氢效率，是一项有创新性的研究课题。

发明内容

为了克服现有光催化材料难回收难负载的问题，且很难得以应用的不足，本发明提供了一种利用层层自组装制备光催化材料的方法，该方法以聚烯丙基胺盐酸盐和二维氧化钛纳米片为基础构筑单元，通过层层自组装和光化学交联的方法，制备出聚电解质-氧化钛纳米片复合多层膜，并表面原位还原氯金酸，得到尺寸可控，负载均匀的复合材料，本发明制备工艺简单，时间周期短，复合多层膜生长均匀，可实现批量制备；目前大部分光催化材料都是粉体，较难回收，本发明制备的光催化材料为薄膜材料，回收较为方便，极大的降低了对环境的污染，绿色环保，符合可持续发展的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利用层层自组装制备光催化材料的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

1)以聚烯丙基胺盐酸盐为聚电解质构筑基元，二维氧化钛纳米片为另一构筑基元，通过层层自组装技术，构建聚电解质\二维氧化钛纳米片的多层膜；

2)利用渗透光化学交联的方法，原位还原金纳米粒子，制备得到聚电解质-氧化钛纳米片-金纳米粒子复合多层膜的光催化材料。优选的，步骤1)中包括以下步骤：

a)将石英片浸泡在由质量分数30％的双氧水和质量分数98％的浓硫酸按照体积分数3：7混合而成溶液中30min-1h，取出，冲洗，吹干，去除石英片表面的污染物，并使得石英片表面带有羟基，可以与聚电解质发生组装，得到处理后的石英基底；