本发明属于复合材料制备，具体是一种稳定性和光降解性能良好的黑磷烯异质结构复合材料的制备方法及作为催化剂的应用，通过引入光响应驱动性好的低成本二氧化钛，异质结构建制备纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料具备良好的稳定性和光催化性能，可用于光催化降解聚合物领域。
背景技术：
1、以聚烯烃、聚酯等为主的废弃塑料如不加以回收或利用，将在环境中变成污染物永久存在并不断累积，对环境和人类身体健康造成极大危害，如何实现对废弃塑料的高效清洁处置以及有效回收利用是全球各国共同面临的巨大挑战。传统的填埋，焚烧等处理方式对自然环境危害大，不可持续。化学回收是处理这些废弃塑料的有效途径，通过催化作用可将废弃塑料解聚为单体或者升级为更有价值的化学品，如燃料和化学原料。光催化处理废弃塑料能耗低，能够在温和甚至低温常压环境条件下将废弃塑料转化为无毒排放物或有用的化学品，为解决废弃塑料污染危机开辟新的途径。
2、高效的光催化剂的制备是废弃塑料转化的关键。前期研究采用不同的光催化剂如六水合硝酸铀(science bulletin,2023,68,1522)、二氧化钛、钨磷酸(cn1560127a)等，开展了其对不同废弃塑料的降解和转化研究。开发高效的光催化剂一直是研究的重点。
3、黑磷(bp)是近年来被广泛关注的一种具有带隙可调节性且高光生载流子迁移率的新型精细二维材料，具有大的比表面积、良好的光电性能、强的光学各向异性以及可调的直接带隙的特点，其对光的吸收范围覆盖紫外-可见-近红外区域，因而在光催化制氢、光催化固氮、光催化降解有机物和光催化co2还原等领域被广泛研究和应用。然而，目前为止，利用黑磷光催化解聚回收聚合物材料还未见报道。
技术实现思路
1、本发明提供一种纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料的制备方法及应用，利用纳米二氧化钛和黑磷烯构建异质结构复合材料，通过电化学剥离法制备的黑磷烯对高聚物工业级聚对苯二甲酸乙二醇酯pet的降解率达到近50％，且异质结得构建黑磷/二氧化钛纳米复合材料能够很好的提高纳米黑磷的稳定性，与一样纳米黑磷对高聚物pet的降解率更高。
2、本发明技术方案如下：
3、一种纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料的制备方法，具体步骤如下：
4、取10-15mg纳米黑磷置于40-50ml无水乙醇中，进行超声分散处理形成黑磷烯分散液，随后取40-200mgtio2粉末加入到黑磷烯分散液中，混合后将样品在氮气下搅拌，之后用高速离心机离心，并使用无水乙醇洗涤，随后将沉淀物真空干燥，研磨后制得纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料。
5、所述纳米黑磷的制备方法如下：
6、(1)碘化高锡的合成
7、取甲苯置于圆底烧瓶中，随后加入sn(99.9％)和i2(99.8％)，油浴锅130℃-200℃加热，冷凝回流5-8h，待反应结束后趁热过滤反应液，置于通风橱中冷却干燥，得到粗晶橙色固体碘化高锡(sni4)，最后加入适量甲苯常温下搅拌10min以上，过滤干燥后制得碘化高锡sni4；
8、(2)黑磷的合成
9、取红磷(实验室自制的低成本分析纯红磷)和锡粉sn(99.9％)以及sni4置于一个长10cm、内径1cm、壁厚0.25cm的石英管中，抽真空后使用氢氧焰机封管，随后置于马弗炉中设置温度进行烧制，由于初步烧制的黑磷含有sn、i2等杂质，将初步烧制的黑磷使用双氧水和浓盐酸的混合溶液进行浸泡，最后制的高纯度的块体黑磷，并置于无水乙醇或手套箱中保存；
10、(3)纳米黑磷的合成
11、将步骤(2)制的的黑磷晶体(约长5mm，宽2mm)作为阴极，使用金属pt片作为阳极，阴极与阳极之间的距离保持在约2cm左右，在电解质溶液中，采用直流电源对黑磷晶体施加4-6v的电压，3-5min后黑磷晶体逐渐膨胀，最后脱落沉在底部，收集脱落的黑磷置于dmf中，使用细胞粉碎机超声2小时得到黑磷烯的分散液，将分散液用无水乙醇和去离子水分别离心洗涤3次，去除dmf，最后将其冷冻干燥制得粉末态的纳米黑磷。
12、步骤(1)sn与i2的质量比为1：3。
13、步骤(2)红磷、锡粉、碘化高锡的质量比为10：1：1。
14、步骤(2)烧制温度为100-500℃，时间为18-30h。
15、步骤(2)初步烧制的黑磷使用双氧水和浓盐酸的混合溶液浸泡8h，温度为15-25℃，双氧水和浓盐酸的体积比为1：1-2：1，浓盐酸的质量浓度为36％～38％，为市售产品，双氧水的质量浓度为30％。
16、步骤(3)电解质溶液是四丁基溴化铵的乙腈溶液，其中四丁基溴化铵与乙腈的质量比为1：4-1：5。
17、所述氮气下搅拌的时间为10-30min，高速离心的转速为3000-8000r/min，时间为20-30min。
18、本发明还提供所述纳米黑磷和黑磷/二氧化钛纳米复合材料作为光催化剂的应用，包括光催化降解工业级聚对苯二甲酸乙二醇酯pet粉末、光催化产氢、光催化二氧化碳还原等，光催化对工业级pet粉末进行降解的降解率能达到近50％。
19、本发明制备的纳米黑磷和黑磷/二氧化钛纳米复合材料作为光催化剂使用，在纯水体系中纳米黑磷将高聚物pet有效降解为co2，其降解率可达50％以上，黑磷/二氧化钛纳米复合材料的催化性能更好，说明异质结构建能够有效提高黑磷的稳定性及光催化性能。
20、本发明以纳米二氧化钛为基体，通过机械混合静电吸附的方式与纳米黑磷混合，异质结构构建后即可制备出光降解效果优异的纳米复合材料，作为光催化剂使用。
21、本发明通过机械混合静电吸附，纳米二氧化钛很好的附着在纳米黑磷的表面，既能够提高催化剂的光催化效果，也能够对黑磷起到一个保护作用，避免其过度氧化。
1.一种纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述纳米黑磷的制备方法如下：
3.根据权利要求2所述纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)sn与i2的质量比为1：3。
4.根据权利要求2所述纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)红磷、锡粉、碘化高锡的质量比为10：1：1。
5.根据权利要求2所述纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)烧制温度为100-500℃，时间为18-30h。
6.根据权利要求2所述纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)初步烧制的黑磷使用双氧水和浓盐酸的混合溶液浸泡8h，温度为15-25℃，混合溶液中双氧水和浓盐酸的体积比为1：1-2：1，浓盐酸的质量浓度为36％-38％，为市售产品，双氧水的质量浓度为30％。
7.根据权利要求2所述纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)电解质溶液是四丁基溴化铵的乙腈溶液，其中四丁基溴化铵与乙腈的质量比为1：4-1：5。
8.根据权利要求1所述纳米黑磷/二氧化钛纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述氮气下搅拌的时间为10-30min，高速离心的转速为3000-8000r/min，时间为20-30min。
9.权利要求1所述纳米黑磷和制备得到的黑磷/二氧化钛纳米复合材料作为光催化剂进行应用。
