[发明专利]一种复合磁性光催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种复合磁性光催化剂的制备方法，先制备出Fe₃O₄磁性纳米颗粒，然后通过在Fe₃O₄颗粒表面上生长UiO‑66，得到以UiO‑66为壳，Fe₃O₄为核的Fe₃O₄@UiO‑66为核‑壳复合结构材料；接着将石墨烯胶体在细胞超声粉碎仪中粉碎，冷冻干燥得到碳量子点溶胶，将碳量子点溶胶与Fe₃O₄@UiO‑66混合搅拌，通过自组装的方式将碳量子点铆接到UiO‑66壳表面，过滤、干燥，最终得到CQDs@UiO‑66/Fe₃O₄复合磁性光催化剂。本发明制备的复合磁性光催化剂在水中稳定性好，催化效率高，在模拟太阳光下对罗丹明B有很好的降解效果，且不产生二次污染物，可以利用磁性进行回收，重复使用。

技术领域

本发明属于无机功能材料领域，涉及一种催化剂，具体来说是一种复合磁性光催化剂CDs@UiO-66/Fe₃O₄的制备方法。

背景技术

能源和环境问题是当今社会面临的两个严峻的问题，严重制约了社会的发展。在众多技术手段中，光催化因其能耗低、环境友好、效率高的特点而被认为是解决能源和环境问题最有前景的方法之一。金属有机框架材料（metal-organic frameworks, MOFs）是一种由金属中心离子和有机配体通过自组装而形成的三维网状多孔材料。因其具有比表面积大，孔隙率高，稳定性好，拓扑结构可调等优点，因而被广泛研究应用于气体的分离与存储，药物传输，催化，发光材料等领域。目前，许多MOFs被研究应用于光催化领域，如MIL-101，ZIF-8，UiO-66等，其中，UiO-66因其巨大的比表面积，在水中及酸碱环境下良好的稳定性而受到广泛关注，但是，与大多数MOFs材料一样，UiO-66的能带间隙较宽，导致它只能吸收占太阳光总量约5%的紫外光，这使它在实际应用中受到了很大的限制。事实上，在太阳光辐射中，红外以及近红外光辐射占到了53%。因此，在光催化中，如何拓宽光谱响应范围，充分利用太阳光中的红外和近红外光具有很大的研究价值。

近来，碳量子点（CQDs）因其独特的上转换发光特性而受到了广泛的关注，研究表明，在受到波长较长的可见和近红外光（500~1000nm）激发时，CQDs能够吸收并转换成波长较短的紫外光和部分可见光（325~425nm）发出，这使它能很好的利用太阳光中的红外和近红外光，而且，它还具有较好的光稳定性。此外，CQDs还具有一些优异的物理、化学性能，例如，在水中有较好的分散性和稳定性，以及自身是一种优良的电子受体。这些特点使CQDs成为一种理想的光催化材料。但是，CQDs的量子效率较低，比表面积小，难以回收的缺点，限制了它的实际应用。

光催化剂的回收重复利用问题是实际应用中至关重要的问题。磁性回收是一种操作便捷，简单有效的方法。在各种磁性纳米颗粒中，Fe₃O₄磁性纳米材料由于其有超顺磁性，性能稳定和毒副作用小等优点尤受关注。因此，将Fe₃O₄和CQDs以及UiO-66三者复合有望的到一种具有磁性、表比面积大、稳定且能对紫外光、红外光以及近红外光进行响应的光催化剂。