[发明专利]一种碳点/氮化碳/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳点/氮化碳/二氧化钛(C-dots/C₃N₄/TiO₂)复合材料，其特征在于，所述复合材料由碳点、氮化碳和二氧化钛复合而成，其中，所述二氧化钛沉积在氮化碳上，并与氮化碳形成异质结结构，所述碳点位于二氧化钛和氮化碳两相的结合界面上；

其中，所述复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)二氧化钛(TiO₂)纳米片的制备：首先，在聚四氟乙烯反应釜中加入一定量的钛酸四丁酯(tetrabutyltitanate，TBT)和氢氟酸，搅拌混合均匀后将反应釜置于烘箱中反应一段时间，反应结束后反应釜冷却至室温，之后所得产物用氢氧化钠洗至中性，再分别用水和乙醇洗涤三次，最后对产物进行干燥即得二氧化钛(TiO₂)纳米片；

(2)氮化碳的制备(C₃N₄)：首先，称取一定量的尿素和三聚氰胺于研钵中研磨混合均匀，然后将混合物转入半封闭坩埚内，并置于马弗炉中进行煅烧，煅烧结束后自然冷却至室温即得所述氮化碳；

(3)碳点(C-dots)的制备：首先，将一块洁净的碎玻璃片放在蜡烛的外焰燃烧，在玻璃片上形成一层黑色的碳灰，并将碳灰进行收集，然后，将收集的碳灰分散在氨水溶液中，并转移至聚四氟乙烯反应釜中，再置于烘箱中进行反应，反应结束后将所述产物离心、分别用水和乙醇洗涤、干燥即得所述碳点；

(4)将步骤(1)、(2)、(3)中合成的TiO₂、C₃N₄、C-dots分散在蒸馏水中，强烈搅拌后静置，然后将所得产物用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤数次后离心、烘干即得所述C-dots/C₃N₄/TiO₂三相复合材料。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料中碳点、氮化碳和二氧化钛的质量比为(0.01-0.1):(1-2):(2-1)。

3.根据权利要求2所述复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)二氧化钛(TiO₂)纳米片的制备：首先，在聚四氟乙烯反应釜中加入一定量的钛酸四丁酯(tetrabutyltitanate，TBT)和氢氟酸，搅拌混合均匀后将反应釜置于烘箱中反应一段时间，反应结束后反应釜冷却至室温，之后所得产物用氢氧化钠洗至中性，再分别用水和乙醇洗涤三次，最后对产物进行干燥即得二氧化钛(TiO₂)纳米片；

(2)氮化碳的制备(C₃N₄)：首先，称取一定量的尿素和三聚氰胺于研钵中研磨混合均匀，然后将混合物转入半封闭坩埚内，并置于马弗炉中进行煅烧，煅烧结束后自然冷却至室温即得所述氮化碳；

(3)碳点(C-dots)的制备：首先，将一块洁净的碎玻璃片放在蜡烛的外焰燃烧，在玻璃片上形成一层黑色的碳灰，并将碳灰进行收集，然后，将收集的碳灰分散在氨水溶液中，并转移至聚四氟乙烯反应釜中，再置于烘箱中进行反应，反应结束后将所述产物离心、分别用水和乙醇洗涤、干燥即得所述碳点；

(4)将步骤(1)、(2)、(3)中合成的TiO₂、C₃N₄、C-dots分散在蒸馏水中，强烈搅拌后静置，然后将所得产物用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤数次后离心、烘干即得所述C-dots/C₃N₄/TiO₂三相复合材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钛酸丁酯与氢氟酸的体积分别为10-25mL和1-5mL，氢氟酸的质量浓度为40％，所述反应的温度为180℃，时间为18-24h。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述尿素与三聚氰胺按摩尔比为(1-5):(1-5)，马弗炉中煅烧的工艺条件为：煅烧温度为550℃，保温时间为2-4h，升温速率为5℃/min。