本發(fā)明屬于納米材料合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及硫化鎘負(fù)載六角相鐿和鉺摻雜的四氟釔鈉復(fù)合光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

20世紀(jì)以來，人類在享受迅速發(fā)展的科技所帶來的舒適和方便的同時，也飽嘗了因為盲目和短視造成的生存環(huán)境不斷惡化的苦果。半導(dǎo)體光催化表現(xiàn)出了強氧化性、污染物礦化完全、可直接利用太陽光等優(yōu)點，近年來取得了較大進展。光催化研究的目標(biāo)之一就是利用太陽光實現(xiàn)高效的光催化，因此提高光催化劑對太陽光的有效吸收和利用，是提高其光催化的效率的有效途徑之一。然而我們發(fā)現(xiàn)太陽能譜當(dāng)中紫外光成分(300-400nm)只有5％左右，可見光成分大約為48％，而44％的近紅外光的能量光催化劑因不能吸收而白白浪費。因此合成具有近紅外響應(yīng)的復(fù)合光催化劑尤為重要。

眾多研究均表明，nayf4基質(zhì)物質(zhì)穩(wěn)定性好、聲子能量低、稀土離子摻雜濃度較高、透光范圍很寬等優(yōu)點，其上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率明顯高于其他材料。di等以聚乙烯吡咯烷酮為偶聯(lián)劑，鈦酸四丁酯為前驅(qū)液，通過兩步濕化學(xué)法成功制備了殼核結(jié)構(gòu)的tio2@nayf4：yb，tm納米粒子，又通過改變反應(yīng)前驅(qū)體溶液中上轉(zhuǎn)換材料和tbot的相對濃度，實現(xiàn)了對復(fù)合材料殼層厚度的控制(nir-responsivephotocatalyticactivityandmechanismofnayf4:yb,tm@tio2core-shellnanoparticles)。weiwang等人將β-nayf4:yb³⁺,tm³⁺上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料和n摻雜的p25同時緊密地負(fù)載在石墨烯表面，成功合成了一種新型納米光催化劑(graphenesupportednayf4:yb³⁺,tm³⁺andndopedp25nanocompositeasanadvancednirandsunlightdrivenupconversionphotocatalyst)，但是這些合成方法當(dāng)中存在著操作繁瑣，上轉(zhuǎn)換納米粒子的形貌難以控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供硫化鎘負(fù)載六角相鐿和鉺摻雜的四氟釔鈉復(fù)合光催化劑的制備方法，通過水熱法合成六角相的nayf4:yb,er經(jīng)過pvp表面活性劑進行處理使cds均勻的原位生長在nayf4:yb,er表面，最終得到nayf4:yb,er/cds復(fù)合光催化劑，方法簡單，具備很好的實用性。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

硫化鎘負(fù)載六角相鐿和鉺摻雜的四氟釔鈉復(fù)合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1)將y(no3)3·6h2o,yb(no3)3·6h2o和er(no3)3·6h2o溶于去離子水中攪拌得到溶液a；

2)將檸檬酸鈉溶于去離子水中得到溶液b，把溶液b加入a中攪拌最終得到溶液c；

3)將naf溶于去離子水中得到溶液d，把溶液d加入c中繼續(xù)攪拌后加入反應(yīng)釜中水熱，得到的樣品用去離子水和乙醇各洗三次，干燥后得到六角相的nayf4:er,yb；

4)將制備好的上述六角相nayf4:yb,er溶于乙醇溶液中加入pvp超聲后加入事先制備好的cds納米粒子，攪拌后加入反應(yīng)釜中下水熱后得到的nayf4:yb,er/cds復(fù)合光催化劑。

步驟1)中，y³⁺:yb³⁺:er³⁺粒子的摩爾比為68:20:2～78:20:2。

步驟1)、步驟2)和步驟3)中，攪拌時間均為30min。

步驟3)中，水熱溫度為180℃，水熱時間為18h，干燥溫度為80℃，干燥時間為12h。

步驟4)中，超聲時間為1h，攪拌時間為1h，水熱溫度為160℃，水熱時間為6h。

所述的cds和nayf4:er,yb的質(zhì)量比的范圍是1:5-4:5。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的硫化鎘負(fù)載六角相鐿和鉺摻雜的四氟釔鈉復(fù)合光催化劑的制備方法，首先通過水熱法合成六角相的nayf4:yb,er經(jīng)過pvp表面活性劑進行處理使cds均勻的原位生長在nayf4:yb,er表面，最終得到nayf4:yb,er/cds復(fù)合光催化劑，六角相的nayf4:yb,er形貌大小不是局部均勻，而是得到的所有樣品都是大小均勻的六角相；本發(fā)明的制備方法步驟簡單，利用水熱法制備的nayf4:yb,er/cds復(fù)合材料工藝非常簡單，價廉易得，成本低廉，反應(yīng)時間較短，從而減少了能耗和反應(yīng)成本，無毒無害，符合環(huán)境友好要求，具備很好的實用性。

附圖說明

圖1為nayf4:yb,er/cds復(fù)合材料的xrd圖；

圖2為單獨六角相nayf4:yb,er的sem圖；

圖3為六角相nayf4:yb,er/cds復(fù)合材料的sem圖；

圖4為負(fù)載cds的質(zhì)量為40mg時的sem圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。

當(dāng)y³⁺:yb³⁺:er³⁺粒子的摩爾比為78:20:2時，得到的nayf4:yb,er形貌為六角柱，當(dāng)改變y³⁺、yb³⁺和er³⁺粒子的摩爾比時，發(fā)現(xiàn)nayf4:yb,er形貌發(fā)生變化，由原來的六角柱向六角相過度。最終我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)y³⁺:yb³⁺:er³⁺粒子的摩爾比為68:20:2時得到nayf4:yb,er為形貌大小均一的六角相。

一種硫化鎘負(fù)載六角相鐿和鉺摻雜的四氟釔鈉復(fù)合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1)將0.68mmoly(no3)3·6h2o,0.2mmolyb(no3)3·6h2o和0.02mmoler(no3)3·6h2o溶于10ml去離子水中攪拌30min得到溶液a；

2)將2mmol檸檬酸鈉溶于15ml去離子水中得到溶液b。把溶液b加入a中攪拌30min，最終得到溶液c；

3)將12mmolnaf溶于15ml去離子水中得到溶液d，把溶液d加入c中繼續(xù)攪拌30min后加入50ml反應(yīng)釜中180℃下水熱18h，得到的樣品用去離子水和乙醇各洗三次，80℃干燥12h得到六角相的nayf4:yb,er；

4)將50mg制備好的上述六角相nayf4:yb,er樣品溶于10ml乙醇溶液中加入1ml(0.2g/ml)pvp超聲1h后加入10mg事先制備好的cds納米粒子，攪拌1h后加入20ml反應(yīng)釜中160℃下水熱6h得到最終的nayf4:yb,er/cds復(fù)合光催化劑。

本發(fā)明采用水熱法成功制備了nayf4:yb,er/cds復(fù)合光催化劑。利用x-射線衍射(xrd)、掃描電子顯微鏡產(chǎn)物進行形貌結(jié)構(gòu)分析。本發(fā)明中nayf4:yb,er/cds復(fù)合光催化劑的結(jié)構(gòu)由x射線衍射(xrd)確定，如圖1，我們發(fā)現(xiàn)cds的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片的衍射峰相符(jcpdsno.21-0829)，并沒有雜峰出現(xiàn)，說明cds的結(jié)晶性很好，同時nayf4:yb,er的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片(jcpdsno.28-1192)的衍射峰也完全一致，在nayf4:yb,er/cds復(fù)合物中，我們明顯發(fā)現(xiàn)cds的特征峰，進一步證明nayf4:yb,er/cds通過水熱法已經(jīng)復(fù)合成功。nayf4:yb,er和nayf4:yb,er/cds的形貌通過sem進行分析。如圖2為單獨的六角相nayf4:yb,er，通過圖2(a)放大的掃描電鏡圖我們可以直觀的觀察到nayf4:yb,er的形貌大小均一，圖2(b)相比于圖2(a)進一步說明，六角相的nayf4:yb,er形貌大小不是局部均勻，而是得到的所有樣品都是大小均勻的六角相。通過圖3我們發(fā)現(xiàn)cds納米粒子很均勻的原位生長在nayf4:yb,er的表面，通過圖3(a)我們發(fā)現(xiàn)cds納米粒子的引入并沒有改變nayf4:yb,er原有的六角相形貌。通過圖3(b)縮小放大比例進一步觀察得到，cds納米粒子并不是局部分散均勻，我們可以明顯的發(fā)現(xiàn)大面積范圍內(nèi)cds納米粒子都能很均勻的負(fù)載在nayf4:yb,er表面上。通過我們也進一步證明nayf4:yb,er/cds復(fù)合光催化劑的成功制備。

實施例1

1)將0.68mmoly(no3)3·6h2o,0.2mmolyb(no3)3·6h2o和0.02mmoler(no3)3·6h2o溶于10ml去離子水中攪拌30min得到溶液a；

2)將2mmol檸檬酸鈉溶于15ml去離子水中得到溶液b。把溶液b加入a中攪拌30min，最終得到溶液c；

3)將12mmolnaf溶于15ml去離子水中得到溶液d，把溶液d加入c中繼續(xù)攪拌30min后加入50ml反應(yīng)釜中180℃下水熱18h。得到的樣品用去離子水和乙醇各洗三次，80℃干燥12h得到六角相的nayf4:yb,er；

4)將50mg制備好的上述六角相nayf4:yb,er樣品溶于10ml乙醇溶液中加入1ml(0.2g/ml)pvp超聲1h后加入10mg事先制備好的cds納米粒子，攪拌1h后加入20ml反應(yīng)釜中160℃下水熱6h得到最終的nayf4:yb,er/cds復(fù)合光催化劑。

此時我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載20％cds時，由于cds含量相對較少，cds并不能很均勻的原位生長在nayf4:yb,er表面。

實施例2

1)將0.68mmoly(no3)3·6h2o,0.2mmolyb(no3)3·6h2o和0.02mmoler(no3)3·6h2o溶于10ml去離子水中攪拌30min得到溶液a；

2)將2mmol檸檬酸鈉溶于15ml去離子水中得到溶液b。把溶液b加入a中攪拌30min，最終得到溶液c；

3)將12mmolnaf溶于15ml去離子水中得到溶液d，把溶液d加入c中繼續(xù)攪拌30min后加入50ml反應(yīng)釜中180℃下水熱18h。得到的樣品用去離子水和乙醇各洗三次，80℃干燥12h得到六角相的nayf4:yb,er；

4)將50mg制備好的上述六角相nayf4:yb,er樣品溶于10ml乙醇溶液中加入1ml(0.2g/ml)pvp超聲1h后加入20mg事先制備好的cds納米粒子，攪拌1h后加入20ml反應(yīng)釜中160℃下水熱6h得到最終的nayf4:yb,er/cds復(fù)合光催化劑。

此時我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載cds的量增加到40％時，由于cds含量增加，cds能夠很好的原位生長在nayf4:yb,er表面。

實施例3

1)將0.68mmoly(no3)3·6h2o,0.2mmolyb(no3)3·6h2o和0.02mmoler(no3)3·6h2o溶于10ml去離子水中攪拌30min得到溶液a；

2)將2mmol檸檬酸鈉溶于15ml去離子水中得到溶液b。把溶液b加入a中攪拌30min，最終得到溶液c；

3)將12mmolnaf溶于15ml去離子水中得到溶液d，把溶液d加入c中繼續(xù)攪拌30min后加入50ml反應(yīng)釜中180℃下水熱18h。得到的樣品用去離子水和乙醇各洗三次，80℃干燥12h得到六角相的nayf4:yb,er；

4)將50mg制備好的上述六角相nayf4:yb,er樣品溶于10ml乙醇溶液中加入1ml(0.2g/ml)pvp超聲1h后加入30mg事先制備好的cds納米粒子，攪拌1h后加入20ml反應(yīng)釜中160℃下水熱6h得到最終的nayf4:yb,er/cds復(fù)合光催化劑。

此時我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載60％cds時，cds能夠很均勻的原位生長在nayf4:yb,er表面。

實施例4

1)將0.68mmoly(no3)3·6h2o,0.2mmolyb(no3)3·6h2o和0.02mmoler(no3)3·6h2o溶于10ml去離子水中攪拌30min得到溶液a；

2)將2mmol檸檬酸鈉溶于15ml去離子水中得到溶液b。把溶液b加入a中攪拌30min，最終得到溶液c；

3)將12mmolnaf溶于15ml去離子水中得到溶液d，把溶液d加入c中繼續(xù)攪拌30min后加入50ml反應(yīng)釜中180℃下水熱18h。得到的樣品用去離子水和乙醇各洗三次，80℃干燥12h得到六角相的nayf4:yb,er；

4)將50mg制備好的上述六角相nayf4:yb,er樣品溶于10ml乙醇溶液中加入1ml(0.2g/ml)pvp超聲1h后加入40mg事先制備好的cds納米粒子，攪拌1h后加入20ml反應(yīng)釜中160℃下水熱6h得到最終的nayf4:yb,er/cds復(fù)合光催化劑。

令我們驚訝的是當(dāng)負(fù)載80％cds時，cds不能夠均勻的原位生長在nayf4:yb,er表面，而是發(fā)生團聚現(xiàn)象。

此外，負(fù)載不同質(zhì)量cds，我們發(fā)現(xiàn)對六角相nayf4:yb,er的形貌會有很大的影響。如圖4，是負(fù)載cds的質(zhì)量為40mg時的sem圖，我們已經(jīng)幾乎觀察不到六角相的nayf4:yb,er。