[发明专利]富勒烯羧基衍生物修饰的光催化剂/超疏水膜复合材料

说明书

本发明实施例涉及一种富勒烯羧基衍生物修饰的光催化剂/超疏水膜复合材料。该富勒烯羧基衍生物修饰的光催化剂/超疏水膜复合材料包括超疏水膜，所述超疏水膜的表面部分地覆盖有富勒烯羧基衍生物修饰的光催化剂，所述富勒烯羧基衍生物修饰的光催化剂通过包括以下材料的原料制备而成：(1)光催化剂和光催化剂前体中的至少一种；(2)富勒烯羧基衍生物。该复合材料结构新颖、性能优异，作为光催化剂使用时，电子‑空穴复合几率低。

技术领域

本发明涉及光催化领域，进一步涉及富勒烯羧基衍生物修饰的光催化剂/超疏水膜复合材料及其应用。

背景技术

半导体光催化技术由于具有低能耗、低成本、无二次污染、低温深度反应、净化彻底和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等特性，而成为一种绿色的环境污染治理技术。

近年来，光催化材料与碳类材料的复合引起了科学家们的极大关注。现有的光催化材料与碳类材料形成的复合材料一定程度上提高了光催化反应的速率，但仍存在以下问题：光生电子-空穴在半导体内部和表面很容易复合，导致光生电荷的有效迁移率下降，从而使光催化活性大大降低。为了使光生电子-空穴可以更长期、有效的分离并最终被利用，一种可行的方式是通过使用合适且充足的受体将电子捕获并利用，氧气就是一种主要的天然电子受体。然而传统的光催化反应大多是在水相体系中进行的，氧气在水中的溶解度不高，扩散系数较低，极大的限制了其对光生电子的利用。

钨酸铋材料作为一种典型的钙钛矿层状结构氧化物，具有较窄的光学带隙(2.7eV)，可以被紫外光和可见光激发，是一种具有较好光催化活性的新型光催化材料，已引起越来越多研究人员的关注，对其研究有助于提高太阳光谱的利用率，且其本身具有光稳定性，不存在光腐蚀现象，在新能源开发和环境净化方面都具有应用价值。但钨钨酸铋材料作为一种具有可见光响应的新型光催化材料，其光生电子和空穴的寿命很短。因此在提高钨酸铋氧化物的电子空穴分离效率及光催化活性方面，还值得我们进一步深入的研究。

富勒烯作为一种具有良好的光学特性和量子特性的碳材料被应用于多个领域当中，其物理化学性质极为丰富，且种类繁多，碳笼的点群对称性也纷杂多变。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

发明目的

为解决现有光催化材料电子-空穴复合快，光催化反应过程中作为光生电子受体的氧气量少和扩散慢的问题，本发明的目的在于提供一种富勒烯羧基衍生物修饰的光催化剂/超疏水膜复合材料及其应用，该复合材料结构新颖、性能优异，作为光催化剂使用时，可以加快氧气扩散和加大氧气量，使得在光催化反应体系中有充足的氧气可以捕获并利用光生电子，从而降低电子-空穴复合几率。

解决方案

为实现本发明目的，本发明实施例提供了一种富勒烯羧基衍生物修饰的光催化剂/超疏水膜复合材料，该复合材料包括超疏水膜，所述超疏水膜的表面部分地覆盖有富勒烯羧基衍生物修饰的光催化剂，所述富勒烯羧基衍生物修饰的光催化剂通过包括以下材料的原料制备而成：(1)光催化剂和光催化剂前体中的至少一种；和(2)富勒烯羧基衍生物。

上述复合材料在一种可能的实现方式中，所述超疏水膜包括超疏水碳膜、超疏水二氧化硅膜、超疏水金属氧化物膜中的至少一种；可选的为超疏水碳膜。

上述复合材料在一种可能的实现方式中，所述超疏水碳膜为表面覆盖有超疏水材料的导电玻璃，其中所述超疏水材料包括十八烷基三氯硅烷或聚四氟乙烯，所述导电玻璃包括FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。FTO导电玻璃即掺杂氟的SnO₂导电玻璃，ITO导电玻璃即为氧化铟锡导电玻璃。