[發明專利]一種二氧化鈦納米片負載鈦酸鎳復合光催化劑的制備

在審

• 申請號: 201711484466.3
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108380217A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 張松利;梁智萍;張炳榮
• 申請（專利權）人: 鎮江創智特種合金科技發展有限公司
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J37/10;B01J37/08;B01J37/03;B82Y30/00;B82Y40/00;C02F1/30;C02F101/38
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本發明公開了一種二氧化鈦納米片負載鈦酸鎳復合光催化劑的制備方法及其在光催化降解污染物上的應用，屬于材料制備及光催化的技術領域。該催化劑的特點有：具有二維的形貌特征，由二維結構的TiO₂納米片與鈦酸鎳納米粒子復合而成。在制備光催化劑過程中，采用工藝簡單的水熱法和沉淀法，合成出二氧化鈦納米片負載鈦酸鎳復合光催化劑。在鈦酸鎳的作用下，二氧化鈦納米片負載鈦酸鎳復合光催化劑表現出良好的可見光吸收性能和光催化性能，促進了TiO₂光催化劑的研究。

技術領域

本發明屬于材料的合成與光催化技術領域，主要涉及一種二氧化鈦納米片負載鈦酸鎳光催化劑的制備及其光電化學性質的研究。

背景技術

隨著人們環境保護意識的增強，水污染的問題已受到越來越多的關注。傳統的污水處理方法已經滿足不了人們的要求。尋找出一種清潔，高效，節能環保的污水處理方法，成了人們研究的熱點方向。

自1972年首次發現TiO₂具有光催化活性以來，光催化技術的研究一直是材料領域的熱點方向。光催化技術憑借其節能環保、無二次污染等優點為污水的處理提供了一個非常好的解決途徑。半導體光催化材料可以利用取之不盡、用之不竭的太陽能處理空氣中或者水中有毒有害物質,改善環境,達到資源利用生態化的目的。目前，各種不同的半導體光光催化劑材料被廣泛研究，如ZnO,g-C₃N₄等，但是TiO₂憑借其材料來源廣泛，價格低廉，無生物毒性等優點成為光催化研究的主要材料，并且開發出多種產品應用于實際生活中。

但是, TiO₂光催化劑也存在著一些缺陷，例如，其光響應范圍較窄,只能被太陽光中的紫外光所激發；量子效率偏低,并且具有高的光生電子-空穴對復合速率，這些都阻礙了其進一步的發展與應用。在這種背景下,如何提高TiO₂的光催化效率和拓寬其光相應范圍，成了TiO₂光催化劑的研究重點。近年來，利用其他材料與TiO₂催化劑進行復合，制備復合光催化劑的研究取得了一定的進展，得到的TiO₂基復合光催化劑在太陽光的照射下表現出良好的光催化活性。本發明利用鈦酸鎳半導體材料與TiO₂納米片進行復合，形成二維的微觀結構，有效地提高了TiO₂的可見光利用率和光催化活性。

發明內容

本發明的目的是制備出具有高的可見光利用率和高催化活性的TiO₂基復合光催化劑，促進TiO₂的實際應用。

為實現本發明目的采用如下技術方案：

利用鈦酸鎳高的光催化活性，與二氧化鈦納米片復合，制備出二氧化鈦納米片負載鈦酸鎳光催化劑。在鈦酸鎳和二氧化鈦共同作用下，提高二氧化鈦的可見光吸收性能和光催化活性。

一種二氧化鈦納米片負載鈦酸鎳光催化劑的制備，其特征步驟如下：

（1）稱取一定量P25溶解在NaOH中，攪拌均勻；

（2）將上述溶液轉移到反應釜中水熱反應；

（3）步驟(2)中產物進行酸處理后，再經過500℃煅燒3h，得到二氧化鈦納米片；

（4）稱取一定量的二氧化鈦納米片于30mL乙二醇溶液中，磁力攪拌均勻；

（5）向步驟（4）中加入一定量的乙酸鎳，攪拌均勻；

（6）向步驟（5）溶液加入適量鈦酸四丁酯，攪拌3h；

（7）向步驟（6）產物離心洗滌干燥，在600℃下煅燒2h，得到復合催化劑。

步驟(5)中乙酸鎳的質量為0.0248 g。

步驟(6)中鈦酸四丁酯為0.04mL。