[发明专利]一种光催化材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种光催化材料的制备方法，其特征在于，所述光催化材料由纳米氧化钛包裹金纳米棒形成核壳结构，所述纳米氧化钛通过与金纳米棒表面修饰分子形成化学连接而包裹于金纳米棒表面；

所述方法包括以下步骤：

(1)对金纳米棒原液进行预处理得到金纳米棒样品，向金纳米棒样品中加入表面活性剂溶液对金纳米棒进行活化处理；

(2)向步骤(1)处理后的金纳米棒中加入含巯基和羧基的修饰分子溶液，反应得到整个表面修饰的金纳米棒；

(3)向步骤(2)得到的整个表面修饰的金纳米棒溶液中加入钛源的醇溶液，反应得到所述光催化材料；

步骤(1)所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，步骤(2)所述含巯基和羧基的修饰分子为半胱氨酸和/或还原型谷胱甘肽，步骤(3)所述钛源为钛酸四异丙酯和/或钛酸四丁酯；所述钛源中钛原子与金纳米棒中金原子的摩尔比为1:3～1:6，步骤(2)所述含巯基和羧基的修饰分子溶液的浓度为500μM～2000μM，相对于20μL金纳米棒原液，步骤(2)所述含巯基和羧基的修饰分子溶液的用量为50～100μL。

2.根据权利要求1所述的光催化材料的制备方法，其特征在于，所述方法为采用含巯基和羧基的有机分子对金纳米棒整个表面进行修饰，在修饰过的金纳米棒溶液中制备纳米氧化钛，金纳米棒表面的修饰分子基团与纳米氧化钛表面基团进行相互作用，从而得到所述光催化材料。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预处理为：将10～40μL的1～8nM金纳米棒原液，加水至1mL，离心去掉上清液，得到的沉淀即为金纳米棒样品。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金纳米棒原液的体积为20μL。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金纳米棒原液的浓度为5nM。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述表面活性剂溶液的浓度为10mM～100mM。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述表面活性剂溶液的浓度为10mM～50mM。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，相对于100μL金纳米棒原液，步骤(1)所述表面活性剂溶液的用量为0.5～1mL。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述含巯基和羧基的修饰分子溶液的浓度为800μM～1500μM。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述含巯基和羧基的修饰分子溶液的浓度为1000μM。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的温度为10℃～70℃。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的温度为25℃～50℃。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的时间为1h以上。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的时间为1～24h。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的时间为12～24h。

16.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应在水浴中进行。

17.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，向步骤(2)得到的表面修饰的金纳米棒溶液中加入钛源的醇溶液之前，将步骤(2)得到的表面修饰的金纳米棒溶液的pH值调节至11～13。

18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述pH值调节用浓氨水实现。

19.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述醇为C1-C4醇。

20.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述醇为异丙醇。

21.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述反应于室温、震荡下进行。