[發明專利]一種Ta

有效

• 申請號: 201810120765.7
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108273539B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 蔣銀花;黃剛林;彭志遠;景旋;張文莉
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
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本發明屬于無機納米材料領域，公開了一種Ta₃N₅納米粒子雜化TiO₂空心球復合光催化劑的制備方法，可用于水體污染處理,制備步驟如下：先將得到的TiO₂空心球均勻分散在無水乙醇中，再向其中超聲混入Ta₃N₅納米粒子，最后采用水熱法一步合成Ta₃N₅納米粒子雜化TiO₂空心球復合材料。本發明制備的Ta₃N₅/TiO₂復合光催化劑可應用于太陽光下催化氧化降解抗生素左氧氟沙星。所得的Ta₃N₅/TiO₂復合材料具有優異的光捕獲能力，同時，得益于匹配的帶隙所構建的雜化異質結，有效提升了光生電子?空穴的分離速率，抑制了光生載流子的復合，提高了量子效率，同時也增強了Ta₃N₅粒子的光穩定性，最終顯著的增強了催化劑的光催化活性。

技術領域

本發明屬于無機納米材料領域，涉及一種具有高效催化性能的Ta₃N₅納米粒子雜化TiO₂空心球復合光催化劑的制備及其在環境治理領域的應用。

背景技術

隨著人類社會的快速發展，水污染問題已成為制約人類生存和進步的首要問題；而基于半導體材料的光催化氧化降解技術，由于其所具有的高效、潔凈、環境友好，無害等巨大優勢受到人們廣泛的關注，這符合可持續發展的長遠需要，具有誘人的發展前景。因而，開發出具有高催化活性的光催化劑成為當前的研究熱點。優質的TiO₂半導體材料在室溫下的化學性質比其它金屬氧化物穩定，且無毒、價廉，對消除空氣和水中的污染物有高效的光催化活性，被認為是最理想的光催化劑。然而，單一的TiO₂材料，禁帶較寬(3.2eV)，只能被紫外光(僅占太陽光的3-5％)所激發，同時，由于其光生載流子的復合速率較高，導致量子效率較低，限制了其工業化發展。針對這些問題，經研究發現結合形貌設計和與其它半導體催化劑復合是一種很好的解決之道。

Ta₃N₅，由于其結構中所含的Ta-N鍵和與貴金屬相似的導電性，使其具備優異的熱穩定性，機械強度，導電性能及催化性能，是一種很有應用前途的材料。同時由于其禁帶寬度較窄(2.1eV),化學穩定性良好，在可見光區域具有較強的吸收能力，被認為是一種理想的可見光催化劑。然而，較高的光生電子-空穴復合效率和光腐蝕性遏制了它在光催化領域的快速發展。

為了達成構建高效寬光譜響應型光催化劑的目標，一方面控制合成TiO₂空心球結構，提高比表面積，并拓寬光吸收范圍，提高可見光吸收率；另一方面，結合上述兩種材料的優勢以及相匹配的帶隙位置，構建雜化異質結，實現光生電子在不同能級間的高效傳輸，達到有效抑制光生載流子復合的目的，從而大幅度提高光催化活性。故而本發明提供了一種Ta₃N₅納米粒子雜化TiO₂空心球復合光催化劑的制備方法，并研究其進行太陽光光催化降解效率。經過查證，并沒有關于Ta₃N₅納米粒子與TiO₂空心球雜化物的報道，故Ta₃N₅納米粒子雜化 TiO₂空心球復合物是一種新型的光催化劑。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明旨在提供一種新型Ta₃N₅納米粒子雜化TiO₂空心球復合光催化劑的制備方法，該方法通過水熱法將Ta₃N₅納米粒子與TiO₂空心球,具體步驟如下：