[发明专利]一种负载硫铟铜量子点的钨酸铋异质结复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载硫铟铜量子点的钨酸铋异质结复合材料及其制备方法和应用，该复合材料为硫铟铜量子点修饰的钨酸铋异质结，其制备步骤包括：将自制的硫铟铜量子点与钨酸铋花状多级结构材料在三氯甲烷溶液中混合搅拌、超声、加热至溶剂完全挥发，再将干燥后的混合物在氮气气氛下煅烧，得到硫铟铜量子点修饰的钨酸铋异质结复合材料。本发明方法使用了低毒的硫铟铜量子点，代替传统含镉或铅量子点，合成过程绿色环保；所合成的复合光催化剂活性增强，可用作挥发性有机污染物光催化剂。

技术领域

本发明属于化学化工、功能材料、光催化材料制备的技术领域，具体涉及一种硫铟铜量子点修饰的钨酸铋异质结复合材料及其制备和应用。

背景技术

近年来，随着城市化进程的加快和社会经济的快速发展，环境污染问题也越来越突出。苯、甲苯等是一类重要的挥发性有机物(VOCs)，主要来源于汽车尾气、石化工业排放、室内装潢以及烟叶燃烧等。调查研究结果表明，这些污染物进入到生态循环系统后会引起光化学烟雾、温室效应、臭氧层破坏和雾霾等重大环境问题。光催化技术作为一种新兴的高级氧化技术，其在大气污染物治理方面表现出了较好的催化性能，因而受到研究人员的广泛关注。

在众多具有重要应用前景的高效光催化材料体系中，钨酸铋(Bi₂WO₆)作为一种优异的N型半导体功能材料，因具有合适的价带导带位置，同时光化学稳定、环境友好，已被广泛应用于光催化产氢及污染物降解等领域。但在对Bi₂WO₆材料的研究过程中，研究人员发现其存在光谱响应范围窄(<450nm)、光生电子空穴复合速度过快等问题，从而制约了Bi₂WO₆材料的广泛使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种负载有硫铟铜量子点的钨酸铋异质结复合材料，该复合材料负载了具有窄带隙、高吸光系数性质的硫铟铜量子点，实现了复合材料光生空穴电子的有效分离，使钨酸铋基材料光催化降解挥发性有机污染物的性能得到显著提高。

本发明的另一目的在于提供这种复合材料的制备方法，该方法涉及的工艺简单，且无毒、环境友好，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种负载硫铟铜量子点的钨酸铋异质结复合材料，它为钨酸铋表面均匀分布硫铟铜量子点形成的复合材料，该复合材料呈花状结构，直径为1～3μm。

上述一种负载硫铟铜量子点的钨酸铋异质结复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)合成花状结构钨酸铋：将硝酸铋溶解于稀硝酸中，在搅拌条件下再加入钨酸钠，得混合液I；然后向其中滴加氢氧化钠溶液，充分搅拌，将所得混合液II进行水热反应，所得产物冷却至室温后，进行离心、洗涤和干燥，即得花状多级结构钨酸铋；

2)合成硫铟铜量子点：将氯化亚铜和氯化铟分散溶解于十二硫醇和十八烯中，在保护气氛下，升温进行保温反应，然后冷却至室温，进行离心、洗涤和干燥，得硫铟铜量子点；

3)复合材料的合成：

将所得硫铟铜量子点和花状多级结构钨酸铋加入三氯甲烷溶液中，搅拌、超声、加热至溶剂完全挥发，再将干燥后的混合物在保护气氛下煅烧，即得所述负载硫铟铜量子点的钨酸铋异质结复合材料。

上述方案中，所述硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为2:1。

上述方案中，所述稀硝酸中引入的硝酸与氢氧化钠溶液中引入的氢氧化钠的摩尔比为(0.5～1.5):1；氢氧化钠溶液引入的氢氧化钠与硝酸铋的摩尔比为(5～10):1。

上述方案中，所述水热反应温度为140～170℃，时间为6～10h。

上述方案中，所述氯化铟、十二硫醇和氯化亚铜的摩尔比为(1～1.4):(20～60):1；。