光催化剂复合体的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及由结合金纳米棒粒子、上转换纳米粒子、二氧化钛纳米粒子来合成的混合型纳米物质和利用上述混合型纳米物质通过近红外线(NIR)光活性化二氧化钛光催化剂。
【背景技术】
[0002]当前，利用金属纳米粒子的光催化剂现象作为通常借助光能量引起强力的氧化还原反应，是指具有电力产生的半导体性质的物质。若半导体在施加规定区域的能量，则从相应物质的价带向传导带激发。此时，在传导带形成有多个电子(e)，在价带形成有空穴00。以这种方式形成的电子和空穴通过强的氧化作用或还原作用产生分解有机物质等多种反应。利用这种现象，作为对材料表面的附着物质、空气及溶液中的污染物质进行杀菌、抗菌、分解除臭及捕集的用途使用，作为利用其的光催化剂不仅利用于冷却器填充剂、玻璃、瓷砖、外墙、食品、工厂内壁、金属制品、水槽、海洋污染净化、防霉菌、阻隔紫外线、水质净化、空气净化、防止医院内感染等多种用途，而且当前多应用于对水分解进行加速化，并从水生产氢等能量领域的多种领域。
[0003]在作为上述用途使用的光催化剂中，二氧化钛(Ti02)具有优秀的光活性能力及化学、生物学稳定性和耐久性，从而最广泛使用。但是，在二氧化钛的情况下，光催化剂的特性局限于紫外线区域。紫外线区域为在太阳光总量(1004W/m2)中，非常小的3% ((32W/m2)，在多云或阴天的情况下，由于大气的透射率低，只能更低量的紫外线透射进来。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题
[0005]在本发明的一实例中，提供近红外线应答型光催化剂复合体。
_6] 技术方案
[0007]在本发明的一实例中，提供光催化剂复合体，上述光催化剂复合体包含:上转换纳米粒子，利用光催化剂金属氧化物来涂敷而成；以及金纳米棒。
[0008]上述光催化剂复合体以上述上转换纳米粒子的数量为上述金纳米棒的粒子数量的2倍至8倍左右的粒子数量的含量可包含上述上转换纳米粒子。
[0009]上述上转换纳米粒子可以为包含稀土类元素的纳米粒子。
[0010]上述光催化剂金属氧化物可包含选自二氧化钛、氧化钨、氧化锌、氧化铌及它们的组合中的至少一种。
[0011]上述上转换纳米粒子的平均直径可以为5nm至40nm。
[0012]上述光催化剂金属氧化物能够以2nm至20nm的平均涂敷厚度涂敷上述上转换纳米粒子。
[0013]上述金纳米棒可呈最短直径可以为5nm至30nm且的长轴的长度可以为30nm至150nm的杆状。
[0014]利用上述光催化剂金属氧化物来涂敷而成的上转换纳米粒子和上述金纳米棒能够物理结合或化学结合。
[0015]利用上述光催化剂金属氧化物来涂敷的上转换纳米粒子和上述金纳米棒可借助中间化合物来物理结合或化学结合。
[0016]利用上述光催化剂金属氧化物来涂敷的上转换纳米粒子和上述金纳米棒可直接结合或可借助中间化合物来间接结合。
[0017]使用链霉亲和素和生物素的组合、胺化合物和含羧酸化合物的组合作为上述中间化合物，来可分别向上述光催化剂金属氧化物的表面及上述金纳米棒的表面导入之后进行全士么云口口 ο
_8]发明效果
[0019]上述光催化剂复合体应答于近红外线，并具有优秀的光催化剂效率。
【附图说明】
[0020]图1为示意性地表示利用上述涂敷有二氧化钛的上转换纳米粒子和上述金纳米棒借助物理结合或化学结合来固定并形成，从而利用于光催化剂反应及光动力疗法。
[0021]图2示意性地表示在上转换纳米粒子的表面涂敷二氧化钛的方法。
[0022]图3为利用粒度分析器针对在实施例中合成的上转换纳米粒子(UCNP)进行粒子大小分析的结果。
[0023]图4为针对在实施例中合成的上转换纳米粒子(UCNP)，利用透射电子显微镜(ΤΕΜ)取得的图像。
[0024]图5为针对向980nm的近红外线(NIR) 二极管激光照射在实施例中合成的上转换纳米粒子(UCNP)来发光的光的光谱结果。
[0025]图6为利用粒度分析器对在实施例中合成的上转换纳米粒子(UCNP)进行粒子大小分析的结果。
[0026]图7为针对在实施例中制备的改性金纳米棒(金纳米棒-生物素(GNR-b1tin)粒子)及上述光催化剂复合体(金纳米棒-生物素-上转换纳米粒子-链霉亲和素(GNR-b1tin_UCNP-STA))测定吸收光谱的结果。
[0027]图8为针对在实施例中制备的光催化剂复合体，利用透射电子显微镜(TEM)取得的图像。
[0028]图9为针对在实施例中制备的改性涂敷有二氧化钛的上转换纳米粒子(上转换纳米粒子-链霉亲和素(UCNP-STA))及光催化剂复合体(金纳米棒-生物素-上转换纳米粒子-链霉亲和素)照射980nm的近红外线二极管激光，来表示280nm的紫外线(UV)部分的发光量增加率的图表。
[0029]图10为在实施例中制备的利用二氧化钛来涂敷的上转换纳米粒子、改性涂敷有二氧化钛的上转换纳米粒子(上转换纳米粒子-链霉亲和素)及光催化剂复合体(金纳米棒-生物素-上转换纳米粒子-链霉亲和素)分别吸收进行光分解的亚甲蓝溶液的光谱。
[0030]图11为测定比较例2的涂敷二氧化钛的上转换纳米粒子和比较例1的未涂敷二氧化钛的上转换纳米粒的发光效率来表示的曲线图。
【具体实施方式】
[0031]以下，详细说明本发明的实例。但这仅作为例示而提出，本发明并不局限于此，本发明仅根据后述的发明要求保护范围而定义。
[0032]在本发明的一实例中，提供光催化剂复合体，上述光催化剂复合体包含:上转换纳米粒子(upconverting nanoparticle, UCNP)，利用光催化剂金属氧化物来涂敷而成；以及及金纳米棒(gold nanorod, GNR)。
[0033]上述涂敷上转换纳米粒子的光催化剂金属氧化物作为通过紫外线区域的光具有优秀的光活性能力的物质，是化学稳定性、生物学稳定性和耐久性优秀的光催化剂材料。
[0034]上述光催化剂金属氧化物可不受限制地使用作为光催化剂公知的物质，例如，上述光催化剂金属氧化物可包含选自二氧化钛、氧化钨、氧化锌、氧化铌及它们的组合中的至少一种。
[0035]上述光催化剂复合体利用近红外光可以活性化包含于上述光催化剂复合体的二氧化钛等的光催化剂金属氧化物的光催化剂作用。
[0036]上述上转换纳米粒子作为具有吸收近红外区域的光，在紫外线、可见光区域中放射光的特征的物质，可使用公知的物质，并不局限于特定材料。例如，上述上转换纳米粒子可由将稀土类元素作为主材料的纳米粒子形成。
[0037]具体地，上述上转换纳米粒子的平均直径为可以为约5nm至约40nm。
[0038]由于上述上转换纳米粒子的上述特性，利用上述光催化剂金属氧化物来涂敷而成的上转换纳米粒子，若照射近红外区域的光，则上转换纳米粒子放射紫外线及可视光，并通过从上转换纳米粒子放射的紫外线，上述上转换纳米粒子的涂敷物质的光催化剂金属氧化物可表示光活性。
[0039]另一方面，上述复合体与金纳米棒一同结合，从而能够更加强烈的活性化二氧化钛的光催化剂反应。上述上转换纳米粒子本身在可见光区域放射很多量的光，紫外线区域的光的放射量非常微不足道，但是，上述金纳米棒与利用上述光催化剂金属氧化物来涂敷而成的上转换纳米粒子一同相结合，来极大化光催化剂金属氧化物和金纳米棒接收光能量时产生的相互之间的等离子现象，从而可增加光催化剂金属氧化物的光催化剂作用的效率。
[0040]上述金纳米棒呈杆形状，杆形状的截面的直径，S卩，金纳米棒粒子的最短直径可以为约5nm至约30nm，杆形状的高度，即，长轴的长度可以为约30nm至约150nm。
[0041]将上述光催化剂复合体适用于如产生氢之类的利用光催化剂的领域，从而可利用不是相当于太阳光的约3%的紫外线，而是占有太阳光的约50%以上的红外线，并根据在气象状态不好的天气也可使用透射率好的红外线，从而当利用太阳光时，还可减少光催化剂损失。
[0042]上述光催化剂复合体以上述上转换纳米粒子的数量为上述金纳米棒的粒子数量的2倍至8