[發明專利]一種二氧化鈦同質結納米光催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201710507839.8
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107308927A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 劉輝;李夢妍;龐凌燕;李軍奇;何選盟;劉俊莉
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J37/10
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 羅磊

技術領域

本發明屬于光催化劑技術領域，涉及一種二氧化鈦同質結納米光催化劑的制備方法。

背景技術

光催化技術是從20世紀70年代逐步發展起來的一門新興環保技術，其主要是利用半導體氧化物材料在光照的條件下表面能受激活化的特性，可有效地氧化分解有機物、還原重金屬離子、殺滅細菌和消除異味，在廢水處理、氣體凈化等許多領域有著廣泛的應用。

二氧化鈦(TiO₂)因為它的價廉、易得、無毒無害、高的化學穩定性、強的抗光腐蝕性等優點，成為了到目前為止研究最為廣泛也最深入的一種半導體光催化劑。但是較高的光生電子空穴復合效率是影響二氧化鈦應用的一個重要因素。為解決這個問題，我們在二氧化鈦暴露晶面研究的基礎上，引入以同質結為基礎構筑復合材料的思路，解釋復合結構光電協同增強機制，從而有效的降低二氧化鈦復合材料材料的電子空穴復合效率從而提升其光電性能及其在太陽光作用下的實際。所以我們嘗試利用晶面效應或晶面的對稱性在二氧化鈦特定晶面上選擇性構筑納米結構形成同質結，這對全面認識晶面效應和提高光催化性能具有重要的科學意義和實用價值。因此有必要提供一種簡單且成本低的二氧化鈦同質結納米光催化劑的制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種二氧化鈦同質結納米光催化劑的制備方法，制備方法工藝簡單、成本低。

本發明所采用的技術方案是，一種二氧化鈦同質結納米光催化劑的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，二氧化鈦納米帶的制備：將一定量的二氧化鈦P25分散于一定量的NaOH溶液中，充分攪拌，然后在160～200℃進行水熱反應12～24h，然后進行離心洗滌、干燥得到二氧化鈦納米帶；

步驟2，稱取一定量步驟1中制得的二氧化鈦納米帶分散于一定量的乙二醇和氫氧化鈉混合溶液中，超聲分散，得到二氧化鈦懸浮液，再量取一定量的鈦酸丁酯加入到二氧化鈦懸浮液中，攪拌10～20min，得到反應溶液；

步驟3，將步驟2得到的反應溶液轉移至帶聚四氟乙烯內襯的反應釜中，在160～200℃條件下水熱反應10～12h，反應結束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀；

步驟4，將步驟3得到的白色沉淀物依次用去離子水、無水乙醇離心洗滌，然后置于60～80℃真空干燥箱中干燥10～12h，得到二氧化鈦同質結納米光催化劑。

本發明的特點還在于，

步驟1中的二氧化鈦P25的質量與NaOH溶液的體積比為0.1～0.5g：50～100mL；

步驟1中的NaOH溶液濃度為5～10M。

步驟2的二氧化鈦納米帶的質量與乙二醇和氫氧化鈉混合溶液體積比為0.1～0.5g：25～75mL。

步驟2中給二氧化鈦懸浮液中加入鈦酸丁酯的濃度為99％，體積為0.1～1mL。

乙二醇和氫氧化鈉混合溶液由濃度為99％的乙二醇溶液和濃度為1M的氫氧化鈉溶液按照體積比為1：1混合制得。

本發明的有益效果是，本發明所采用的工藝方法簡單，成本低，適合于大規模生產，且所使用的P25和鈦酸丁酯等原料易得，無污染。實驗周期短，便于操作，能耗低，極具工業化前景。本發明所制備的產品顆粒尺寸均一，形貌規整，并且二氧化鈦同質結納米光催化劑具有較高的光催化反應效率。

附圖說明

圖1是本發明一種二氧化鈦同質結納米光催化劑的制備方法實施例1所制備的二氧化鈦同質結納米光催化劑X射線衍射圖譜；

圖2是本發明一種二氧化鈦同質結納米光催化劑的制備方法實施例2所制備的二氧化鈦同質結納米光催化劑掃描電鏡照片；

圖3是本發明一種二氧化鈦同質結納米光催化劑的制備方法實施例3所制備的二氧化鈦同質結納米光催化劑透射照片；

圖4是本發明一種二氧化鈦同質結納米光催化劑的制備方法實施例4所制備的二氧化鈦同質結納米光催化劑循環伏安曲線照片。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明的一種二氧化鈦同質結納米光催化劑的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，二氧化鈦納米帶的制備：將0.1～0.5g的二氧化鈦P25分散于50～100mL濃度為5～10M NaOH溶液中，充分攪拌，然后在160～200℃進行水熱反應12～24h，然后進行離心洗滌、干燥得到二氧化鈦納米帶；