專利名稱：一種半導(dǎo)體量子點/TiO₂納米管復(fù)合催化劑材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無機(jī)功能材料的自組裝技術(shù)，特別涉及一種半導(dǎo)體量子點/11 納米管復(fù)合催化劑材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
TiO2因其具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、難溶、成本低等特點，越來越廣泛地用作光催化氧化的催化劑。但TiO2存在能帶隙較寬(3. 0-3. &V)，光譜響應(yīng)范圍窄，對太陽能的利用率只有3%-5%，難以有效利用太陽光；此外，如何增加光生電子空穴對的遷移率，減少其復(fù)合幾率，以提高量子效率與光催化活性也得到普遍的關(guān)注。因此，通過改性或敏化使TiO2在可見光區(qū)具有光學(xué)活性是光催化研究領(lǐng)域的重要課題之一。TiO2納米管本身具有高比表面積，可以來加強(qiáng)光催化中的吸附效果。同時，研究表明將半導(dǎo)體量子點與TiA納米管復(fù)合，利用量子點對TiA的敏化作用，可以提高TiO2的光催化效率。窄帶隙半導(dǎo)體量子點因其尺寸大小易調(diào)節(jié)，故可以調(diào)節(jié)能級結(jié)構(gòu)，使其吸收光譜匹配太陽光光譜，半導(dǎo)體量子點的固有偶極矩可以使電荷快速分離， 且量子點吸收一個光子能夠產(chǎn)生多個光生電子，利用以上量子點的優(yōu)點與TW2納米管復(fù)合后，TiO2的光吸收范圍因此增加到可見光區(qū)，提高了光生電子空穴對的分離效果，從而使光催化效率得到進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種半導(dǎo)體量子點/TiA納米管復(fù)合催化劑材料。本發(fā)明的目的之二在于提供上述的一種半導(dǎo)體量子點/TiA納米管復(fù)合催化劑材料的制備方法。本發(fā)明的目的之三在于提供上述的一種半導(dǎo)體量子點/TiA納米管復(fù)合催化劑材料在染料降解、光催化降解水的催化劑以及太陽能電池電極材料方面的應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種層層自組裝方法制備的半導(dǎo)體量子點/TW2納米管復(fù)合催化劑材料，其特征在于將CdS、PbS, ZnS等含有硫原子的半導(dǎo)體量子點通過化學(xué)親和力以自組裝的方式鉚接在 Τ 02納米管的內(nèi)外壁或者僅內(nèi)壁上而得的半導(dǎo)體量子點/TiA納米管復(fù)合催化劑材料。上述的半導(dǎo)體量子點鉚接在TiA納米管的內(nèi)外壁上而成的半導(dǎo)體量子點 /TiO2納米管復(fù)合催化劑材料的制備方法，具體包括以下步驟
(1)、稱取0. 5g的P25與30ml濃度為10mol/L的NaOH水溶液混合，在室溫超聲IOmin 后，轉(zhuǎn)移到高壓水熱釜中，密封，在110-150°C，優(yōu)選為130
150°C水熱反應(yīng)24h后，自然冷卻至室溫，過濾后，用去離子水和0. lmol/L的HCl水溶液將粉體沖洗至呈中性為止，再次過濾后得到的粉末于90°C干燥10h，即得具有準(zhǔn)銳鈦礦相的TW2納米管白色粉體；
(2)、將步驟(1)所得的TiA納米管白色粉體加入到濃度為0.2-1. Omol/L的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑的四氫呋喃溶液中，再加入0.05g的N，N' -二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)室溫下攪拌20min-12h，抽濾，再分別用四氫呋喃和甲醇洗滌后，于50°C干燥箱中干燥10h，得到內(nèi)外壁均巰基化的T^2納米管干燥粉體；
所述的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑為2-氨基乙硫醇或巰基乙酸；
所述的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑的四氫呋喃溶液中，短鏈巰基雙官能
團(tuán)偶聯(lián)劑和TW2納米管干燥粉體按照摩爾比，即短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)
劑11 納米管干燥粉體為1:5-10 ；
(3)、稱取步驟(2)所得的TW2納米管干燥粉體0.Ig加入到25mL濃度為0. 2-1. Omol/ L的Pb、Cd或Si的硝酸鹽、氯化物或者醋酸鹽水溶液中混合，室溫下攪拌15-25min，抽濾、 洗滌后，于50°C干燥箱中干燥10h，得到粉體；
(4)、將步驟(3)得到的粉體再浸泡在25mL，濃度為0.1-0. 8mol/L的Na2S水溶液中，放置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌15-25min，抽濾、洗滌后，于50°C干燥箱中干燥10h，最終得到的層層組裝的半導(dǎo)體量子點附著TiO2納米管內(nèi)外壁而成的半導(dǎo)體量子點/TiO2納米管復(fù)合催化劑材料。 上述的半導(dǎo)體量子點鉚接在TiO2納米管的內(nèi)壁上而成的半導(dǎo)體量子點/TiO2納米管復(fù)合光催化劑材料的制備方法，具體包括以下步驟
(1)、稱取0.5g的P25與30ml濃度為10mol/L的NaOH水溶液混合，在室溫超聲IOmin 后，轉(zhuǎn)移到高壓水熱釜中，密封，在110-150°C，優(yōu)選為130 150°C水熱反應(yīng)24h后，自然冷卻至室溫，過濾后，用去離子水和0. lmol/L的HCl水溶液將粉體沖洗至呈中性為止，再次過濾后得到的粉末于90°C干燥10h，即得具有準(zhǔn)銳鈦礦相的TW2納米管白色粉體；
(2)、將步驟(1)所得的0.25gTi02納米管白色粉體，與25mL的0. lmol/L十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)水溶液混合，抽濾、洗滌、干燥后得外壁被CTAB包裹的T^2納米管；所用的十六烷基三甲基溴化銨主要是對TW2納米管外表面進(jìn)行保護(hù)；
(3)、將步驟(2)所得的外壁被CTAB包裹的TiO2納米管加入到濃度為0.2-1. 0mol/L的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑的四氫呋喃溶液中，再加入0. 05g的N，N' - 二環(huán)己基碳二亞胺 (DCC)室溫下攪拌20min-12h，抽濾，再分別用四氫呋喃和甲醇洗滌后，于50°C干燥箱中干燥10h，得到內(nèi)壁巰基化的TW2納米管干燥粉體；
所述的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑為2-氨基乙硫醇或巰基乙酸；
所述的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑的四氫呋喃溶液中，短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑和 TiO2納米管干燥粉體按照摩爾比，即短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑11 納米管干燥粉體為 1:5-10 ；
(4)、稱取步驟(3)所得的TW2納米管干燥粉體0.Ig加入到25mL濃度為0. 2-1. Omol/ L的Pb、Cd或Si的硝酸鹽、氯化物或者醋酸鹽水溶液中混合，室溫下攪拌15-25min，抽濾、 洗滌后，于50°C干燥箱中干燥10h，得到粉體；
(5)、將步驟(4)得到的粉體再浸泡在25mL，濃度為0.1-0. 8mol/L的Na2S水溶液中，放置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌15-25min，抽濾、洗滌后，于50°C干燥箱中干燥10h，最終得到的層層組裝的半導(dǎo)體量子點附著TiO2納米管內(nèi)壁的半導(dǎo)體量子點/TiO2納米管復(fù)合催化劑材料。本發(fā)明所得的半導(dǎo)體量子點/TiA納米管復(fù)合催化劑材料可用于染料降解、光催化降解水的催化劑以及作為太陽能電池電極材料。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的一種層層自組裝方法制備半導(dǎo)體量子點/T^2納米管復(fù)合催化劑材料，其組裝過程在室溫下進(jìn)行，過程只是需要簡單的浸泡、攪拌吸附等操作，具有操作簡單，實用性、 可控性強(qiáng)等特點。本發(fā)明的一種層層自組裝方法制備半導(dǎo)體量子點/TiA納米管復(fù)合催化劑材料， 過程可通過改變雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑的濃度，Pb、Cd或Si的硝酸鹽、氯化物或者醋酸鹽的濃度和Na2S的濃度以及浸泡攪拌時間改變量子點的大小來調(diào)控半導(dǎo)體的帶隙和擴(kuò)展光譜吸收范圍，從而提高其對太陽光的利用率。本發(fā)明的半導(dǎo)體量子點/TiA納米管復(fù)合催化劑材料，半導(dǎo)體量子點和TiA 納米管通過化學(xué)鍵合作用連接，其穩(wěn)定性好。產(chǎn)品應(yīng)用前景廣泛，可用于工業(yè)染料降
解，污水水處理和太陽能電池電極材料。


圖1、本發(fā)明實施例1所得準(zhǔn)銳鈦礦二氧化鈦納米管的TEM圖。
具體實施例方式下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。實施例1
CdS量子點附著TiA納米管內(nèi)外壁的cds/TiA納米管復(fù)合催化劑材料，其制備方法包括如下步驟
(1)、稱取0.5 gP25與30 ml 10 mol/L NaOH水溶液混合，在室溫超聲10 min后，轉(zhuǎn)移到高壓水熱釜中，密封；在130°C水熱反應(yīng)對h后，自然冷卻至室溫，過濾后，用去離子水和0.1 mol/L HCl溶液將粉體沖洗至呈中性為止，再次過濾后得到的粉末于90°C干燥10 h， 即得具有準(zhǔn)銳鈦礦相的T^2納米管白色粉體；
圖1為上述所得的準(zhǔn)銳鈦礦相的TW2納米管白色粉體的TEM圖，從圖1中可以可看出納米管形狀規(guī)則有序，整體分散較均勻，外徑大約10 nm,長度約100 nm，有利于進(jìn)一步半導(dǎo)體量子點的偶合。(2)、將步驟(1)得到的TiA納米管白色粉體0. 25g加入到25mL 0. 6mol/L的2-氨基乙硫醇的四氫呋喃溶液中，再加入0.05g N, N' -二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)室溫下攪拌 12h,然后抽濾，分別用四氫呋喃和甲醇洗滌，再置于50°C干燥箱中干燥10 h，得到內(nèi)外壁均巰基化的TW2納米管干燥粉體；
(3)、稱取步驟(2)所得的TiO2納米管干燥粉體0.Ig加入到25mL 0. 2 mol/LCdCl2水溶液中混合，室溫下攪拌25 min，抽濾、洗滌后，再于50°C干燥箱中干燥10 h，得到粉體；
(4)、將步驟(3)得到的粉體再浸泡在25mL濃度為0.5mol/L的Na2S水溶液中，室溫下攪拌25min，抽濾、洗滌后，再于50°C干燥箱中干燥10h，最終的得到層層組裝的CdS量子點附著TW2納米管內(nèi)外壁的cds/TiA納米管復(fù)合催化劑材料。將得到的CdS量子點附著TiA納米管內(nèi)外壁的CdS/TiA納米管復(fù)合催化劑材料進(jìn)行太陽光模擬實驗，即將上述所得的CdS量子點附著TiA納米管內(nèi)外壁的cds/TiA納米管復(fù)合材料0.06g加入到裝有100 ml的濃度為10 mg/L亞甲基藍(lán)溶液的反應(yīng)容器內(nèi)， 先在暗處攪拌45 min以使反應(yīng)體系達(dá)到吸附-脫附平衡，經(jīng)過60min照射后，降解率達(dá)到 99. 2%ο實施例2
CdS量子點鉚接在TiA納米管的內(nèi)壁上的CdS (in)/TiA納米管復(fù)合催化劑材料，其制備方法包括如下步驟
只是在實施例1的步驟(1)之后，(2)步驟之前增加如下步驟 將水熱法得到的0.25gTi02m米管粉末，與0.1 mol/L十六烷基三甲基溴化銨(CTAB) 水溶液混合(進(jìn)行保護(hù)外表面)，抽濾、洗滌、干燥；
其他條件與實施例1相同，最終得到CdS量子點鉚接在TW2納米管的內(nèi)壁上的 CdS (in)/TiO2納米管復(fù)合催化劑材料。將上述所得的CdS量子點鉚接在TiA納米管的內(nèi)壁上的CdS(in)/TiA納米管復(fù)合催化劑材料用于紫外光模擬實驗時，即將所得的CdS量子點鉚接在TiA納米管的內(nèi)壁上的CdS (in)/TiO2納米管復(fù)合催化劑材料0. Olg加入到裝有30ml 25 mg/L亞甲基藍(lán)溶液的反應(yīng)容器內(nèi)，先在暗處攪拌45 min以使反應(yīng)體系達(dá)到吸附-脫附平衡，經(jīng)過35min照射后， 降解率達(dá)到98. 5%。實施例3.
CdS量子點附著TiA納米管內(nèi)外壁的cds/TiA納米管復(fù)合催化劑材料，其制備方法如
下
TiO2納米管的水熱合成溫度為150°c，其他條件與實施例1相同，最終得到CdS/TiA納米管復(fù)合催化劑材料。將上述所得的PbS量子點附著TiA納米管內(nèi)外壁的I^bS/TiA納米管復(fù)合催化劑材料用于光催化實驗，光催化實驗按照實施例2，經(jīng)過35min照射后，降解率達(dá)到98%。實施例4
PbS量子點附著TiA納米管內(nèi)外壁的i^bs/TiA納米管復(fù)合催化劑材料的制備方法，包括如下步驟
(1)、稱取0.5gP25與30 ml 10 mol/L NaOH水溶液混合，在室溫超聲10 min后，轉(zhuǎn)移到高壓水熱釜中，密封，在130°C水熱反應(yīng)對h后，自然冷卻至室溫，過濾后，用去離子水和0.1 mol/L HCl溶液將粉體沖洗至呈中性為止，再次過濾后得到的粉末于90°C干燥10h， 即得具有準(zhǔn)銳鈦礦相的T^2納米管白色粉體；
(2)、將步驟(1)所得的TW2納米管白色粉體0.25g加入到25mL的巰基乙酸的四氫呋喃溶液中，再加入0.05g N, N' -二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)室溫下攪拌12h，然后抽濾，四氫呋喃和甲醇洗滌，再于50°C干燥箱中干燥10h，得到內(nèi)外壁均巰基化的TW2納米管干燥粉體；
(3)、稱取步驟(3)所得的TiO2納米管干燥粉體0.Ig加入到25mL，濃度為0.6 mol/L 的Pb(NO3)2水溶液中混合，室溫下攪拌15 min，抽濾、洗滌后，再于50°C干燥箱中干燥10h，得到粉體；
(4)、將步驟(3)所得到的粉體再浸泡在25mL濃度為0. lmol/L的Na2S水溶液中，室溫下攪拌15 min，抽濾、洗滌后，再于50°C干燥箱中干燥10 h，最終得到的層層組裝的PbS量子點附著TW2納米管內(nèi)外壁的I^bS/TiA納米管復(fù)合催化劑材料。將上述所得的PbS量子點附著TiA納米管內(nèi)外壁的I^bS/TiA納米管復(fù)合催化劑材料用于光催化實驗，光催化實驗按照實施例1，經(jīng)過60min照射后，降解率達(dá)到95. 6%。實施例5
PbS量子點鉚接在TiA納米管的內(nèi)壁上的I^bSGrO/TiA納米管復(fù)合催化劑材料的制備方法，包括如下步驟
只是在實施例4的步驟(1)之后，步驟(2)之前增加如下步驟 將水熱法得到的0.25gTi02m米管粉末，與0.1 mol/L十六烷基三甲基溴化銨(CTAB) 水溶液混合(進(jìn)行保護(hù)外表面)，抽濾、洗滌、干燥；
其他條件與實施例4相同，最終得到In3S量子點鉚接在TiA納米管的內(nèi)壁上的 PbS (in)/TiO2納米管復(fù)合催化劑材料。將上述所得的PbS量子點鉚接在TW2納米管的內(nèi)壁上的I^bSGrO/TiA納米管復(fù)合催化劑材料用于光催化實驗，光催化實驗按照實施例2，經(jīng)過35min照射后，降解率達(dá)到 92%。實施例6
Zns量子點附著TW2納米管內(nèi)外壁的aiS/TiA納米管復(fù)合催化劑材料的制備方法，包括如下步驟
(1)、稱取0.5gP25與30 ml 10 mol/L NaOH水溶液混合，在室溫超聲10 min后，轉(zhuǎn)移到高壓水熱釜中，密封，在130°C水熱反應(yīng)24h后，自然冷卻至室溫，過濾后，用去離子水和 0.1 mol/L HCl溶液將粉體沖洗至呈中性為止，再次過濾后得到的粉末于90°C干燥10h，即得具有準(zhǔn)銳鈦礦相的T^2納米管白色粉體；
(2)、稱取步驟(1)所得的1102納米管白色粉體0.25g加入到25mL濃度為1.Omol/L 2-氨基乙硫醇的四氫呋喃溶液中，再加入0.05gN，N' -二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)室溫下攪拌lh，然后抽濾，四氫呋喃和甲醇洗滌，再于50°C干燥箱中干燥10h，得到內(nèi)外壁均巰基化的TiO2納米管；
(3)、稱取步驟(2)所得的TiO2納米管干燥粉體0.Ig加入到25mL 1. 0 mol/LZn (Ac)2 水溶液中混合，室溫下攪拌20 min，抽濾、洗滌后，于50°C干燥箱中干燥10h，得到粉體；
(4)、將步驟(3)所得到的粉體再浸泡在25mL濃度為0.lmol/L Na2SW水溶液中，室溫下攪拌20min，抽濾、洗滌后，再將粉體于50°C干燥箱中干燥10h，最終得到的層層組裝的 ZnS量子點附著TW2納米管內(nèi)外壁的aiS/TiA納米管復(fù)合催化劑材料。將上述所得的ZnS量子點附著TW2納米管內(nèi)外壁的SiS/TiA納米管復(fù)合催化劑材料用于光催化實驗，光催化實驗按照實施例2，經(jīng)過60min照射后，降解率達(dá)到90%。實施例7
ZnS量子點鉚接在TiA納米管的內(nèi)壁上的aiS(in)/TiA納米管復(fù)合材料的制備方法， 步驟如下
只是在實施例6的步驟(1)之后，步驟(2)之前，增加如下步驟將水熱法得到的0.25gTi02m米管粉末，與0.1 mol/L十六烷基三甲基溴化銨(CTAB) 水溶液混合(進(jìn)行保護(hù)外表面)，抽濾、洗滌、干燥；
其他條件與實施例5相同，最終得到ZnS量子點鉚接在TW2納米管的內(nèi)壁上的 ZnS (in)/TiO2納米管復(fù)合催化劑材料。將所得的ZnS量子點鉚接在TW2納米管的內(nèi)壁上的aiS(in)/TiA納米管復(fù)合材料用于光催化實驗，光催化實驗按照實施例2，經(jīng)過60min照射后，降解率達(dá)到93. 4%。以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種層層自組裝方法制備的半導(dǎo)體量子點/T^2納米管復(fù)合催化劑材料，其特征在于將半導(dǎo)體量子點通過化學(xué)親和力以自組裝的方式鉚接在TiA納米管的外壁或者僅內(nèi)壁上而成的半導(dǎo)體量子點/TW2納米管復(fù)合催化劑材料。
2.如權(quán)利要求ι所述的半導(dǎo)體量子點/T^2納米管復(fù)合催化劑材料，其特征在于所述的半導(dǎo)體量子點為cds、Pbs或ais。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體量子點鉚接在TW2納米管的內(nèi)外壁上而成的半導(dǎo)體量子點/T^2納米管復(fù)合催化劑材料的制備方法，其特征在于具體包括以下步驟(1)、稱取0.5g的P25與30ml濃度為lOmol/L的NaOH水溶液混合，在室溫超聲IOmin后，轉(zhuǎn)移到高壓水熱釜中，密封，110-150°C水熱反應(yīng)24h后， 自然冷卻至室溫，過濾后，用去離子水和0. lmol/L HCl溶液將粉體沖洗至呈中性為止，再次過濾后得到的粉末于90°C干燥10h，即得具有準(zhǔn)銳鈦礦相的TW2納米管白色粉體；(2)、將步驟(1)所得的T^2納米管白色粉體加入到濃度為0.2-1. Omol/L的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑的四氫呋喃溶液中，再加入0. 05g的N，N' - 二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)室溫下攪拌20min-12h，然后抽濾，所得沉淀分別用四氫呋喃、甲醇進(jìn)行洗滌，后再將沉淀置于50°C干燥箱中干燥10h，得到內(nèi)外壁均巰基化的TiO2納米管干燥粉體；所述的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑為2-氨基乙硫醇或巰基乙酸； 所述的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑的四氫呋喃溶液中，短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑和TW2納米干燥粉體管按照摩爾比，即短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑11 納米管干燥粉體為1:5-10 ；(3)、稱取步驟(2)所得的TW2納米管干燥粉體0.Ig加入到25mL，濃度為 0. 2-1. 0mol/L的Pb、Cd或Si的硝酸鹽、氯化物或者醋酸鹽水溶液中混合，室溫下攪拌15-25min，抽濾、洗滌后，再置于50°C干燥箱中干燥10h， 得到粉體；(4)、將步驟(3)所得的粉體再浸泡在25mL，濃度為0.1-0. 8mol/L的Na2S中， 放置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌15-25min，抽濾、洗滌后，于50°C干燥箱中干燥10h，得到最終的層層組裝的半導(dǎo)體量子點附著TW2納米管內(nèi)外壁而成的半導(dǎo)體量子點/T^2納米管復(fù)合催化劑材料。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體量子點鉚接在TW2納米管的內(nèi)外壁上而成的半導(dǎo)體量子點/TiO2納米管復(fù)合催化劑材料的制備方法，其特征在于步驟(2)所述的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑為2-氨基乙硫醇或巰基乙酸。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體量子點鉚接在TW2納米管的內(nèi)外壁上而成的半導(dǎo)體量子點/TiA納米管復(fù)合催化劑材料的制備方法，其特征在于如步驟(ι)中優(yōu)選130 150°C 水熱反應(yīng)Mh。
6.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體量子點鉚接在TW2納米管的內(nèi)壁上而成的半導(dǎo)體量子點/Tih納米管復(fù)合催化劑材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)、稱取0. 5g的P25與30ml濃度為10mol/L的NaOH水溶液混合，在室溫超聲IOmin 后，轉(zhuǎn)移到高壓水熱釜中，密封，在110-150°C水熱反應(yīng)24h后，自然冷卻至室溫，過濾后，用去離子水和0. lmol/L的HCl水溶液將粉體沖洗至呈中性為止，再次過濾后得到的粉末于 90°C干燥10h，即得具有準(zhǔn)銳鈦礦相的TW2納米管白色粉體；(2)、將步驟(1)所得的0.25gTi02納米管白色粉體，與25mL的濃度為0. lmol/L 十六烷基三甲基溴化銨(CTAB )水溶液混合，抽濾、洗滌、干燥后得外壁被CTAB包裹的TW2納米管；(3)、將步驟(2)所得的外壁被CTAB包裹的T^2納米管加入到濃度為 0. 2-1. Omol/L的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑的四氫呋喃溶液中，再加入 0.05g&N，N' -二環(huán)己基碳二亞胺室溫下攪拌20min-12h，然后抽濾，所得沉淀分別用四氫呋喃和甲醇進(jìn)行洗滌后再將沉淀置于50°C干燥箱中干燥10h，得到內(nèi)壁巰基化的TW2納米管干燥粉體；所述的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑的四氫呋喃溶液中，短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑和TW2納米管干燥粉體按照摩爾比，即短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑11 納米管干燥粉體為1:5-10 ；(4)、稱取步驟(3)所得的TW2納米管干燥粉體0.Ig加入到25mL濃度為 0. 2-1. 0mol/L的Pb、Cd或Si的硝酸鹽、氯化物或者醋酸鹽水溶液中混合，室溫下攪拌15-25min，抽濾、洗滌后，于50°C干燥箱中干燥10h，得到粉體；(5)、將步驟(4)得到的粉體再浸泡在25mL，濃度為0.1-0. 8mol/L的Na2S水溶液中，放置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌15-25min，抽濾、洗滌后，再于50°C干燥箱中干燥10h，最終得到的層層組裝的半導(dǎo)體量子點附著 TiO2納米管的內(nèi)壁而成的半導(dǎo)體量子點/TW2納米管復(fù)合催化劑材料。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體量子點鉚接在TW2納米管的內(nèi)壁上而成的半導(dǎo)體量子點/TiO2納米管復(fù)合催化劑材料的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的短鏈巰基雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑為2-氨基乙硫醇或巰基乙酸。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體量子點鉚接在TW2納米管的內(nèi)壁上而成的半導(dǎo)體量子點/TW2納米管復(fù)合催化劑材料的制備方法，其特征在于如步驟(1)中優(yōu)選130 150°C水熱反應(yīng)Mh。
9.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體量子點/11 納米管復(fù)合催化劑材料用于染料降解、光催化降解水的催化劑或作為太陽能電池電極材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體量子點/TiO2納米管復(fù)合光催化劑材料及其制備方法和應(yīng)用。所述的半導(dǎo)體量子點/TiO2納米管復(fù)合催化劑材料，即通過將半導(dǎo)體量子點CdS、PbS或ZnS通過化學(xué)親和力以層層自組裝的方式鉚接在TiO2納米管的外壁或者僅內(nèi)壁上而成的半導(dǎo)體量子點/TiO2納米管復(fù)合催化劑材料。本發(fā)明的半導(dǎo)體量子點/TiO2納米管復(fù)合催化劑材料的制備在室溫下進(jìn)行，操作簡單易于掌握。所得到的TiO2納米管復(fù)合催化劑材料應(yīng)用廣泛，可用于染料降解、光催化降解水的催化劑以及太陽能電池電極材料。
文檔編號B01J27/04GK102309974SQ20111019015
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者張娜, 張騁, 胡拓 申請人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院