[發(fā)明專利]一種暴露{001}晶面TiO2納米片負(fù)載Agx-Au1-x光催化劑的制備方法

在審

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• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN108993493A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安會琴;王慧珍;李敏;黃靜媛;王煒
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種暴露{001}晶面TiO₂納米片負(fù)載Ag_x?Au_1?x光催化劑的制備方法。具體過程如下：首先采用溶劑熱法制備暴露{001}晶面TiO₂納米片，之后以合成的暴露{001}晶面TiO₂納米片為載體，硝酸銀溶液和氯金酸溶液為先驅(qū)體，通過汞燈光照將Ag?Au合金負(fù)載到暴露{001}晶面TiO₂納米片上，得到最終產(chǎn)物暴露{001}晶面TiO₂納米片負(fù)載Ag_x?Au_1?x光催化劑。本發(fā)明旨在充分利用TiO₂{001}晶面優(yōu)勢改善其光催化活性的同時，進(jìn)一步通過貴金屬Ag?Au合金修飾賦予TiO₂優(yōu)異可見光響應(yīng)及電子空穴分離特性，有效提升TiO₂基光催化材料可見光催化活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本方法發(fā)明屬于功能微納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種暴露{001}晶面TiO₂納米片負(fù)載Ag_x-Au_1-x光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

TiO₂作為目前應(yīng)用最為廣泛的光催化材料之一，以其催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、價格低廉、無毒無害等優(yōu)良性能而最受青睞。然而TiO₂也存在自身的局限性，純TiO₂的寬帶隙能和高電子空穴復(fù)合率導(dǎo)致其光催化效率較低，這些因素極大地影響了TiO₂的實際應(yīng)用。另一方面，半導(dǎo)體光催化技術(shù)以表面反應(yīng)為主，TiO₂的不同微觀結(jié)構(gòu)(形貌及暴露晶面等)，導(dǎo)致其表面性質(zhì)顯著不同，進(jìn)而影響光催化性能。因此，在實現(xiàn)TiO₂微觀結(jié)構(gòu)精細(xì)調(diào)控的同時，設(shè)計新型TiO₂基復(fù)合光催化材料成為擴(kuò)展TiO₂光響應(yīng)范圍和提升電子空穴分離度的有效手段。

隨著晶面工程的提出和多學(xué)科的交叉共融，近幾年，通過調(diào)控晶體不同晶面暴露程度來調(diào)節(jié)光催化材料性能受到人們的青睞。對于銳鈦礦TiO₂，熱力學(xué)優(yōu)勢生長通常暴露{101}晶面，而理論計算和實驗表明其{001}晶面具有更高的光催化活性，但{001}晶面的高表面能導(dǎo)致其易在生長過程中快速消失，因此合成暴露{001}晶面的TiO₂為其光催化活性的改善提供了一種新思路。2008年，Yang等人采用水熱法以HF作為晶面控制劑首次合成了暴露{001}晶面比例為47％的微米級銳鐵礦TiO₂，該材料顯示出比常規(guī)暴露{101}晶面TiO₂更高的光催化活性(Nature，2008，453，638-641.)。隨后，他們以2-丙醇取代水作為增效劑和反應(yīng)媒介，將{001}晶面暴露比例提高至64％，研究發(fā)現(xiàn)其單位比表面積光催化活性是商品化納米TiO₂粉末P25的5倍(J.Am.Chem.Soc.，2009，131，4078-4083.)。微米級TiO₂比表面積較小，限制了該類材料催化性能的提升。而Han等通過調(diào)變反應(yīng)條件合成了暴露89％{001}面的TiO₂納米片，顯示出高于微米材料的光催化活性(J.Am.Chem.Soc.，2009，131，3152-3153.)。受這一啟發(fā)，隨后通過改進(jìn)反應(yīng)條件不斷有暴露高比例{001}晶面TiO₂納米片(單晶)被合成。