【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化剂制备，尤其涉及一种掺杂la的ga2o3量子点光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氧化镓(ga2o3)，是一个新型的宽带隙(4.9ev)n型半导体材料，具有相对负的导带位置和正的价带位置，这种电子结构使ga2o3在紫外光下具有较强的光催化氧化还原能力。另外，ga2o3具有六种不同的晶态，分别为α，β，γ，δ，ε和κ，这使ga2o3具有较大的结构和性能调节的空间，在光催化二氧化碳还原反应、光解水产氢、有机污染物降解等方面具有广阔的应用前景。
2、氧化镓类光催化剂材料表面的酸碱性很大程度上影响了co2在其表面的吸附/脱附行为，从而极大地影响催化剂的性能。在金属氧化物类型的催化剂中，催化作用很大程度上取决于活性酸碱中心。co2可以作为酸性物质吸附在固体催化剂的表面，碱性类催化剂能增强载体表面酸性co2的活化，并抑制碳的生成沉积在催化剂上，从而提高催化稳定性。co2还原反应就发生在酸性co2和催化剂表面的碱性位点之间。
3、然而目前报道的氧化镓类光催化剂材料对二氧化碳的吸附能力弱，对太阳光的吸收效率低，催化剂的长期稳定性较差，导致二氧化碳的还原效率相对较低，难以满足实际应用的要求。因此寻找一种长期稳定性好，对二氧化碳吸附能力强的催化剂成为光催化二氧化碳还原领域的关键问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种掺杂la的ga2o3量子点光催化剂及其制备方法和应用。本专利技术借助元素镧的碱性特征和载流子分离性能构筑了可以用来高效光
2、为了得到以上效果，本专利技术采取以下技术方案：
3、本专利技术的第一个目的在于提供一种掺杂la的ga2o3量子点光催化剂，所述光催化剂以ga2o3量子点为载体，在其中掺杂金属la作为活性中心。
4、进一步地，所述光催化剂中掺杂金属la的质量占比为1wt％-20wt％。
5、本专利技术的第二个目的在于提供所述掺杂la的ga2o3量子点光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)制备含硝酸镓的前驱液，备用；
7、(2)制备含金属la的前驱液，备用；
8、(3)将步骤(2)所述含金属la的前驱液逐滴加入步骤(1)所述含硝酸镓的前驱液中，进行溶剂热处理后，冷却至室温，备用；
9、(4)将步骤(3)制得的产物用去离子水和乙醇洗涤后，进行真空干燥，制得掺杂la的ga2o3量子点光催化剂。
10、本专利技术通过掺杂的碱性金属镧来提高催化剂的亲水性，促使水分子解离的氢质子参与到光催化还原反应中。同时掺杂金属la后还可以提高催化剂对酸性二氧化碳分子的吸附能力，以及催化剂的光催化二氧化碳还原能力。
11、进一步地，步骤(1)所述含硝酸镓的前驱液的制备方法具体为：将硝酸镓和无水柠檬酸用无水乙醇溶解。
12、进一步地，所述硝酸镓和无水柠檬酸的摩尔比为0.5-1.5：2.5-4，所述无水乙醇的用量为能使固体完全溶解即可。
13、进一步地，所述硝酸镓的物质的量为0.5-1.5mmol，所述无水柠檬酸的物质的量为2.5-4mmol，所述无水乙醇的体积为25-35ml。
14、进一步地，步骤(2)所述金属la来自氯化镧。
15、进一步地，步骤(2)所述含金属la的前驱液的制备方法具体为：将氯化镧用无水乙醇溶解，所述无水乙醇的用量为能使固体完全溶解即可。
16、进一步地，所述氯化镧的质量为0.5-19mg，所述乙醇的体积为3-10ml。
17、进一步地，步骤(3)所述溶剂热处理的温度为120-200℃，时间为10-24h。
18、进一步地，步骤(4)所述真空干燥的温度为40-80℃。
19、本专利技术的第三个目的在于提供所述方法制备的掺杂la的ga2o3量子点光催化剂在光催化二氧化碳还原反应中的应用，优选为在以水为质子供体的光催化二氧化碳还原反应中的应用。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：la3+拥有满的4d轨道和空的5d轨道，使它既能接受电子又容易失去电子。正因为la3+的这种特殊性质，使它成为光生电子-空穴快速迁移的通道。la3+离子掺杂，一方面可以增强氧化镓半导体的表面碱性，改善催化剂的亲水性能；另一方面也改善了光生电子-空穴对的迁移，阻碍了两者在体相/表面的复合，让电子和空穴尽可能地迁移到在催化剂表面发生氧化还原反应。
21、本专利技术利用掺杂的la抑制电子-空穴复合的独特能力使催化剂的光催化二氧化碳还原能力获得增强。另外，la作为碱性金属对酸性co2分子的吸附能力增大，同时掺杂la3+的ga2o3催化剂的亲水性增强有利于促使水中解离的氢质子参与光催化还原反应，可以为后续ga2o3中不同元素的掺杂催化剂提供一种思路。
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1.一种掺杂La的Ga2O3量子点光催化剂，其特征在于，所述光催化剂以Ga2O3量子点为载体，在其中掺杂金属La作为活性中心。
2.根据权利要求1所述的掺杂La的Ga2O3量子点光催化剂，其特征在于，所述光催化剂中掺杂金属La的质量占比为1wt％-20wt％。
3.根据权利要求1或2任一项所述的掺杂La的Ga2O3量子点光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的掺杂La的Ga2O3量子点光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含硝酸镓的前驱液的制备方法具体为：将硝酸镓和无水柠檬酸用无水乙醇溶解。
5.根据权利要求4所述的掺杂La的Ga2O3量子点光催化剂的制备方法，其特征在于，所述硝酸镓和无水柠檬酸的摩尔比为0.5-1.5：2.5-4。
6.根据权利要求3所述的掺杂La的Ga2O3量子点光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述金属La来自氯化镧。
7.根据权利要求3所述的掺杂La的Ga2O3量子点光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述含金属La的前驱液的制备方
8.根据权利要求3所述的掺杂La的Ga2O3量子点光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述溶剂热处理的温度为120-200℃，时间为10-24h。
9.根据权利要求3所述的掺杂La的Ga2O3量子点光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述真空干燥的温度为40-80℃。
10.根据权利要求3-8任一项所述方法制备的掺杂La的Ga2O3量子点光催化剂的应用，其特征在于，应用于光催化二氧化碳还原反应中。
...【技术特征摘要】
1.一种掺杂la的ga2o3量子点光催化剂，其特征在于，所述光催化剂以ga2o3量子点为载体，在其中掺杂金属la作为活性中心。
2.根据权利要求1所述的掺杂la的ga2o3量子点光催化剂，其特征在于，所述光催化剂中掺杂金属la的质量占比为1wt％-20wt％。
3.根据权利要求1或2任一项所述的掺杂la的ga2o3量子点光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的掺杂la的ga2o3量子点光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含硝酸镓的前驱液的制备方法具体为：将硝酸镓和无水柠檬酸用无水乙醇溶解。
5.根据权利要求4所述的掺杂la的ga2o3量子点光催化剂的制备方法，其特征在于，所述硝酸镓和无水柠檬酸的摩尔比为0.5-1.5：2.5-4。
【专利技术属性】
技术研发人员：张子重，王立红，徐小超，沈锦妮，龙金林，林华香，丁正新，员汝胜，戴文新，韩世同，习海玲，付贤智，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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