[發明專利]一種暴露{001}晶面TiO2納米片負載Agx-Au1-x光催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201811021911.7
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN108993493A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 安會琴;王慧珍;李敏;黃靜媛;王煒
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 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

本發明涉及一種暴露{001}晶面TiO₂納米片負載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體，通過汞燈光照將Ag?Au合金負載到暴露{001}晶面TiO₂納米片上，得到最終產物暴露{001}晶面TiO₂納米片負載Ag_x?Au_1?x光催化劑。本發明旨在充分利用TiO₂{001}晶面優勢改善其光催化活性的同時，進一步通過貴金屬Ag?Au合金修飾賦予TiO₂優異可見光響應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。

技術領域

本方法發明屬于功能微納米材料制備技術領域，具體為一種暴露{001}晶面TiO₂納米片負載Ag_x-Au_1-x光催化劑的制備方法。

背景技術

TiO₂作為目前應用最為廣泛的光催化材料之一，以其催化活性高、化學穩定性好、價格低廉、無毒無害等優良性能而最受青睞。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合率導致其光催化效率較低，這些因素極大地影響了TiO₂的實際應用。另一方面，半導體光催化技術以表面反應為主，TiO₂的不同微觀結構(形貌及暴露晶面等)，導致其表面性質顯著不同，進而影響光催化性能。因此，在實現TiO₂微觀結構精細調控的同時，設計新型TiO₂基復合光催化材料成為擴展TiO₂光響應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科的交叉共融，近幾年，通過調控晶體不同晶面暴露程度來調節光催化材料性能受到人們的青睞。對于銳鈦礦TiO₂，熱力學優勢生長通常暴露{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媒介，將{001}晶面暴露比例提高至64％，研究發現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等通過調變反應條件合成了暴露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，隨后通過改進反應條件不斷有暴露高比例{001}晶面TiO₂納米片(單晶)被合成。