[发明专利]一种囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备及其应用

说明书

本发明涉及一种囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备及其应用，属于环境材料制备技术领域。本发明包括（1）NaHSe前驱液的制备：将Se粉和硼氢化钠放入玻璃反应瓶中，加入去离子水，磁力搅拌反应；（2）囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备：以去离子水为溶剂加入氯化镉、十二烷基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸，充分搅拌后调节溶液的pH值，再逐滴注入NaHSe前驱液，全程通氮气保护，在70‑100℃条件下水浴回流4小时后，取出自然冷却，将溶液离心，并放入烘箱中干燥，得到囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂。本发明实现了以囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂降解抗生素废水的目的。

技术领域

本发明涉及一种囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备及其应用，属于环境材料制备技术领域。

背景技术

囊泡状纳米半导体的特殊结构将在环境与化学方面中具有光明的应用前景。目前，已经提出了大量的方法来合成多功能囊泡纳米半导体。这些方法大致可分为两种形式：软模板法和硬模板法。硬模板包括二氧化硅，聚苯乙烯，乳胶，树脂球，这种方法一个必要步奏是后期的硬模板去除工作，例如，热处理和酸或碱溶解，这可能损害囊泡的半导体纳米结构和形貌。而软模板一般指囊泡，气泡和液滴等形成囊泡状结构材料。相比于硬模板法，软模板法合成途径简洁并且不需要后处理去除模板，囊泡状结构是材料表面积得到扩张，并且使光生电子空穴对更有效率的分离，抑制其复合，增强材料的光催化性能。

CdSe是一种n型半导体。文献报道的禁带宽度范围在1.65到1.8 eV，这使得它在催化、传感器和太阳能电池等方面具有广泛应用前景。因此，本文报道一个简单的、易控制的绿色液相合成方法，通过软模板（H₂气泡）制备粒径可控的囊泡状CdSe纳米半导体。根据软模板泡CdSe半导体纳米晶（H₂泡）的方法。在合成过程中，大量的CdSe纳米粒子聚集在H₂气泡周围，从而形成囊泡状CdSe纳米半导体。

发明内容

本发明以软模板法为技术手段，制备出囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂。

本发明按以下步骤进行：

（1） NaHSe前驱液的制备：

将Se粉和硼氢化钠放入特制玻璃反应瓶，加入去离子水溶解，磁力搅拌辅助反应，反应全程通N₂保护，直到反应瓶底出现白色沉淀，用针管抽取上层澄清液，即为NaHSe前驱液；

（2） 囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂的制备：

称取水合氯化镉（CdCl₂·2.5H₂O），十二烷基三甲基氯化铵（DTAC），加入去离子水，磁力搅拌至完全溶解，再加入稳定剂甲基丙烯酸；充分搅拌后用1mol/L 的氢氧化钠溶液调节溶液的pH=7-8，得到混合液A；然后将步骤（1）制备的NaHSe前驱液逐滴注入混合液A，持续通氮气，在70-100℃条件下水浴回流4小时后，取出自然冷却，将溶液离心，并用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次，放入干燥箱烘干，得到囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂。

其中，步骤（1）中所述的Se粉和硼氢化钠的摩尔比为1：1-3；优选为1：1.5。

其中，步骤（2）中所述的氯化镉和甲基丙烯酸的质量比为1：0.5-1，优选为1：0.75。

所述十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）的质量为氯化镉0.22-1.1倍。

所述产物中Cd：Se的物质的量的比例为1:1。

步骤（2）中所述的NaHSe前驱体逐滴加入混合液A的速率为1滴/秒。

按照以上所述的制备方法得到的囊泡状CdSe纳米半导体光催化剂，应用于在抗生素废水中催化去除盐酸四环素。