[發(fā)明專利]中空雙殼二氧化鈦納米顆粒及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710247494.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN107029641B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬洪超;李碩;姜磊;郭天鎧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(華東)
• 主分類號(hào): B01J13/06
• 分類號(hào): B01J13/06;C02F1/30;B82Y40/00;B01J31/38;B01J35/02;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 11350 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 湯東鳳

發(fā)明提供一種修飾金屬納米顆粒的中空雙殼二氧化鈦納米顆粒，該中空二氧化鈦納米顆粒內(nèi)層均勻分布著大小均一的金屬納米顆粒，外層包覆著一層聚多巴胺外殼，從而形成中空雙層殼結(jié)構(gòu)的二氧化鈦可見光催化劑。本發(fā)明制備的納米顆粒的中空結(jié)構(gòu)有效的提升了納米顆粒的吸附能力，其極大的比表面積大大提升了染料與二氧化鈦納米顆粒的接觸面積。能夠有效的提升催化效率，相比于非中空結(jié)構(gòu)效率提升了2?3倍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中空雙殼二氧化鈦納米顆粒及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

水是生命的源頭，水污染與人類的生命健康息息相關(guān)，治理水污染不僅需要從源頭整治，解決水中已經(jīng)存在的有機(jī)污染物也是重要內(nèi)容，而光催化降解是治理水中有機(jī)污染物的重要途徑之一。

二氧化鈦(TiO₂)是一種最為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的催化劑，它具有有效性,無毒性、低成本、穩(wěn)定，耐酸堿、綠色環(huán)保和殺菌性等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此在半導(dǎo)體光催化材料中脫穎而出。二氧化鈦在紫外(UV)光的照射下顯示了良好的催化作用。帕米薩諾和同事報(bào)道稱使用紫外輻照TiO₂，然后發(fā)現(xiàn)光催化的高活躍醇氧化為相應(yīng)的羰基化合物。然而，由于寬大的能帶隙原因顯示，TiO₂只有在紫外區(qū)域才有高的反應(yīng)，而這種能帶隙占太陽光譜的總能量的5％，甚至還少于5％，顯然這對(duì)太陽光的利用率極低。同時(shí)光生電子-空穴對(duì)非常容易復(fù)合，因此極大的限制了其在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。為了攻克這一難題，研究人員針對(duì)TiO₂的光催化性質(zhì)進(jìn)行了廣泛而深入的研究，通過對(duì)其進(jìn)行金屬離子或非金屬離子摻雜、金或銀等貴金屬沉積、與其它半導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合以及表面光敏化等手段對(duì)TiO₂的進(jìn)行物理或化學(xué)方面的修飾，以期增強(qiáng)其催化效能。

目前，制備金屬納米顆粒復(fù)合結(jié)構(gòu)一般有兩類方法：一類是預(yù)先合成金屬納米顆粒或修飾有金屬納米顆粒的材料，然后將其固定于模板結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部。然而這些方法中大部分都需要化學(xué)還原劑或者光引發(fā)劑等措施，條件較為苛刻。而這兩類方法為了保證金屬納米顆粒能與模板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的結(jié)合，一般需要對(duì)模板結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)改性，引入與金屬?gòu)?qiáng)相互作用的基團(tuán)，因此增加了制備的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種修飾金屬納米顆粒的中空雙殼二氧化鈦納米顆粒，該產(chǎn)品具有中空微球結(jié)構(gòu)的比表面積大，與金屬納米顆粒接觸面積廣,其雙殼結(jié)構(gòu)能夠有效的提高光催化效率，具有良好的生物相容性。

本發(fā)明提供一種中空雙殼二氧化鈦納米顆粒，該中空二氧化鈦納米顆粒內(nèi)層均勻分布著大小均一的金屬納米顆粒，外層包覆著一層聚多巴胺外殼，從而形成中空雙層殼結(jié)構(gòu)的二氧化鈦可見光催化劑。

所述的中空雙殼二氧化鈦顆粒，其中空空腔直徑范圍300nm-600nm，外殼總厚度在50nm-150nm。

本發(fā)明提供的中空雙殼二氧化鈦納米顆粒，其制備方法如下：

步驟1)：

溶液A的制備，將超純水、無水乙醇和氨水混合攪拌制成溶液A；

作為優(yōu)選，溶液A中氨水的量控制在0.5-1％(wt)；

制備溶液B，將鹽酸多巴胺溶于水中制成溶液B；

作為優(yōu)選，溶液B中鹽酸多巴胺的濃度為0.01-0.2g/ml；

將溶液B迅速倒入溶液A中，室溫下攪拌反應(yīng)至反應(yīng)后液體呈黑色，將反應(yīng)液進(jìn)行固液分離、得到的固體清洗后分散于超純水中作為分散液C；

步驟2)：

配制金屬離子水溶液，記為溶液D。

所述的金屬離子水溶液優(yōu)選為氯金酸溶液或硝酸銀溶液；