[發明專利]一種稀土摻雜BaTiO3納米管陣列光催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201610847533.2
• 申請日: 2016-09-26
• 公開（公告）號: CN106390982B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 陳智慧;李志偉;楊亞;邱建華;丁建寧;袁寧一
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種稀土摻雜BaTiO₃納米管陣列光催化劑及其制備方法。該方法是使用雙通多孔陽極氧化鋁為模板，以硝酸銀作為Ti(OC₄H₉)₄的穩定劑，制備稀土摻雜鈦酸鋇納米管陣列。本發明利用鈦酸鋇的納米管陣列結構拉長了電荷載流子的擴散路徑，減少光生電子和空穴復合，同時利用稀土金屬與鈦酸鋇復合，構建稀土摻雜BaTiO₃納米管陣列異質光催化材料，提高光生電子?空穴的分離效率。

技術領域

本發明涉及一種稀土摻雜BaTiO₃納米管陣列光催化劑及其制備方法，屬于納米材料制備技術領域和光催化技術領域。

背景技術

鈦酸鋇是一種典型的鈣鈦礦型鐵電體，多年來BaTiO₃的應用研究主要集中于換能器、敏感元件和電容器等領域。對鈦酸鋇納米材料的制備主要為納米晶，另外還有鈦酸鋇納米棒、薄膜等。近年來，人們發現BaTiO₃作為鈣鈦礦型氧化物也是一類光催化劑，在紫外光或可見光照射下同樣能產生光生電子和光生空穴，這使其在光催化領域具有廣泛的應用前景，鈦酸鋇在光催化領域的應用對其形貌提出了新的要求。納米管陣列結構可以使電荷載流子擴散路徑被拉長，克服了常規金屬氧化物光生電子和空穴易發生復合的缺點。陽極氧化鋁模板法是制備納米管陣列的常用方法，但是這種方法受到模板的限域作用，離子在模板通道內擴散速率慢，路徑長，反應時間長，反應時間過長容易導致模板變形、斷裂，反應物發生水解。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提出了一種稀土摻雜BaTiO₃納米管陣列光催化劑及其制備方法，對促進鈦酸鋇在光催化領域的應用具有重要意義。

實現本發明目的所采用的技術解決方案為：一種稀土摻雜BaTiO₃納米管陣列光催化劑的制備方法，其步驟為：

a、將50-100nm孔徑的陽極氧化鋁模板用5wt％磷酸浸泡，去除底部致密的氧化鋁阻擋層，得到雙通的多孔氧化鋁模板；并將雙通多孔氧化鋁模板裝入反應器中間，固定，模板將反應器隔離成兩部分形成雙室反應器；

b、在雙室反應器的一側按照一定的摩爾比加入Ti(OC₄H₉)₄和硝酸銀溶液；在雙室反應器的另一側加入等濃度、等體積的硝酸鋇溶液，然后在按照與硝酸鋇一定的摩爾比加入稀土硝酸鹽溶液，兩側溶液的pH值都控制在3-6；

c、在空氣中靜置4-10小時；取出模板后在紅外燈下烘干，然后在馬弗爐中以5℃每分鐘的升溫速率升至750℃保溫1小時，進行退火處理；

d、用2mol/L的NaOH溶液除去產物中多余的氧化鋁模板后得稀土摻雜鈦酸鋇納米管陣列。

其中，步驟b所述的Ti(OC₄H₉)₄和硝酸鋇溶液的濃度為0.01-0.1M，硝酸銀溶液與Ti(OC₄H₉)₄溶液的摩爾比為1:10；稀土硝酸鹽與硝酸鋇的摩爾比為 (0.1-1.0):10。

本發明與現有技術相比具有如下優點：本發明以雙通的有序多孔氧化鋁為模板，將雙通多孔氧化鋁模板豎直插入到反應器中央并固定，使模板將反應器隔離成相等的兩部分形成雙向反應器，保證兩側的反應物只通過雙通多孔氧化鋁模板相互擴散；在雙室反應器兩側分別通入Ti(OC₄H₉)₄和硝酸鋇，在較短的時間內實現了離子在模板孔道內的相互擴散，防止了氧化鋁模板坍塌、斷裂。以硝酸銀作為穩定劑，加入Ti(OC₄H₉)₄溶液，延遲凝膠化時間，得到長期穩定的溶膠，確保反應結束前Ti(OC₄H₉)₄以溶膠的形式存在。