[发明专利]一种负载型双金属共掺杂纳米光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种无贵金属掺杂、成本低、制备简单、光催化活性高的负载型双金属共掺杂纳米光催化剂的制备方法。该方法在铁、钴共插层的二硫化钼纳米片上原位复合铁、钴共掺杂的二氧化钛纳米片材料，一锅法制备了铁、钴共掺杂二氧化钛纳米方块原位复合二硫化钼的二维纳米复合材料FeCo‑TiO₂/MoS₂。所制备的FeCo‑TiO₂/MoS₂可应用于光催化水分解制氢、光催化降解有机污染物以及太阳能光伏电池制备等领域。本发明属于新型纳米功能材料与绿色能源技术领域。

技术领域

本发明涉及一种纳米光催化剂的制备方法，所制备的光催化剂可应用于光催化水分解制氢、光催化降解有机污染物以及太阳能光伏电池制备等领域。本发明属于新型纳米功能材料与绿色能源技术领域。

背景技术

光催化剂，是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，如常见的叶绿素就是典型的光催化剂，它能够在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物。光催化剂的催化作用就是在自然界中存在的光的照射下，将光能转换成为化学反应所需的能量。光催化剂可使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子，从而分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，而且，光催化剂不仅能加速反应，亦能运用自然界的定侓，不造成资源浪费与附加污染形成。目前，能作为光催化剂的材料主要包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物硫化物半导体，其中二氧化钛（TiO₂）因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的光催化剂材料。

然而，要充分发挥二氧化钛的实际应用水平，需要一方面通过调控其材料形貌以暴露更多高活性晶面来提高光催化活性，另一方面通过掺杂不同金属或金属氧化物调控光敏波长向可见光范围扩展来提高太阳光的利用率。由于二维二氧化钛纳米材料，如二氧化钛纳米片、二氧化钛纳米方块等，能够暴露更多的高活性晶面，具有更高的光催化活性，二氧化钛纳米片具有比纳米粒子更好地应用前景，对于二氧化钛纳米片的研究也备受关注。而单一的二氧化钛纳米材料的光敏波长一般在紫外区，而且由于分散性差、易堆叠而互相影响，从而降低光催化活性，不利于实际应用。因此，研发成本低、制备简单的高光催化活性的二氧化钛光催化剂具有重要的科学意义和应用价值。

二硫化钼（化学式为MoS₂）纳米材料，具有二维层状结构，是应用最广泛的固体润滑剂之一。其剥离后的片状二维纳米材料，是性能优异的半导体纳米材料，除了具有大的比表面积，可以作为催化剂和生物抗体的载体，提高负载量，同时作为助催化剂也具有优良的电子传递性能。

目前，大多数的合成手段都是分开合成后，再将催化剂与载体进行复合，过程繁琐，产率不高。因此，对于原位复合制备具有优良催化性能的催化剂具有广泛的应用前景和重要的科学意义。

综上可知，在合适的载体上设计、制备高催化活性、高分散稳定性的二氧化钛纳米片是制备二氧化钛光催化剂的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无贵金属掺杂、成本低、制备简单、光催化活性高的光催化剂。

本发明采用的技术方案如下：

1. 一种负载型双金属共掺杂纳米光催化剂的制备方法，所述的负载型双金属共掺杂纳米光催化剂为铁、钴共掺杂二氧化钛纳米方块原位复合二硫化钼的二维纳米复合材料FeCo-TiO₂/MoS₂，其特征在于，所述的FeCo-TiO₂/MoS₂的制备步骤为：