[發(fā)明專利]類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料、其制法與應用

有效

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• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN112823881B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 李鑫恒;薛建斌;祁磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J35/02;B01J35/10;C02F1/30;C02F101/36;C02F101/38;C02F101/30
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明公開了一種類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料、其制法與應用。所述復合材料包括作為載體的類海膽狀二氧化鈦，以及負載于所述載體表面的氧化亞銅納米顆粒，所述類海膽狀二氧化鈦與所述氧化亞銅納米顆粒形成異質結結構。本發(fā)明制備得到的二氧化鈦呈金紅石相，不僅可以負載氧化亞銅，也可以作為其它光催化材料的載體使用，同時本發(fā)明提供的類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料可以高效的降解有機污染物，此外本發(fā)明的制備方法反應條件穩(wěn)定，重復性高。

技術領域

本發(fā)明屬于納米材料制備的技術領域，具體涉及一種類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料、其制法與應用。

背景技術

半導體異質結材料是提高光催化活性的重要策略，得到了廣泛地關注。主要的策略有能帶結構工程、界面狀態(tài)調(diào)控、晶面間結等方法提升異質結材料的光催化性能。二氧化鈦作為一種寬帶隙半導體，由于其在光催化、光伏等太陽能利用方面具有廣闊的應用前景，引起了人們的廣泛關注。但是由于二氧化鈦的光催化性能受到許多因素的影響，比如紫外光區(qū)吸收、光生電子和空穴的快速復合。因此，采用異質結構的方法來解決上述問題。實驗結果和理論計算表明，用金屬氧化物顆粒對二氧化鈦進行表面改性可以成為制備優(yōu)良復合光催化材料的有效途徑。通常采用的窄帶隙金屬氧化物如鎢酸鉍和釩酸鉍，通過在二氧化鈦上負載窄帶隙金屬氧化物，得到的復合材料能夠可見光響應。而氧化亞銅的帶隙在2～2.2eV之間，具有高達18％的理論電轉化效率，而且屬于地殼豐度高的元素。現(xiàn)有的半導體光催化劑，如TiO₂、ZnO、CdS、ZnS、WO₃等都存在著光催化活性低，效率不高的問題，通過浸漬法制得的ZnO/TiO₂，Co₃O₄/TiO₂的光催化異質結并未表現(xiàn)出高催化活性，反而比商業(yè)化TiO₂活性低，并且目前的異質結構光催化劑仍面臨著實用化技術低的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料、其制法與應用，以克服現(xiàn)有技術的不足。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案包括：

本發(fā)明實施例提供了一種類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料，所述復合材料包括作為載體的類海膽狀二氧化鈦，以及負載于所述載體表面的氧化亞銅納米顆粒，所述類海膽狀二氧化鈦與所述氧化亞銅納米顆粒形成異質結結構。

進一步的，所述類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料比表面積為22～26m²/g，孔徑范圍集中于4～70nm，所述類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料中類海膽狀二氧化鈦與氧化亞銅的質量比為3:1～48:1。

進一步的，所述類海膽狀二氧化鈦為金紅石相。

進一步的，所述類海膽狀二氧化鈦包含復數(shù)個二氧化鈦納米刺，納米刺直徑為40～60nm，該復數(shù)個二氧化鈦納米刺相互堆疊形成具有多孔結構的類海膽狀結構，所述類海膽狀二氧化鈦的尺寸為2～3μm，比表面積為20～24m²/g，其孔道直徑范圍為5～60nm。

本發(fā)明實施例還提供了一種類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料的制備方法，其包括：

使包含二氧化鈦前驅物的水熱反應體系通過水熱反應得到類海膽狀二氧化鈦；

使氧化亞銅前驅物、類海膽狀二氧化鈦和還原劑反應，從而在所述類海膽狀二氧化鈦表面生長氧化亞銅納米顆粒，獲得類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料。

本發(fā)明實施例還提供了由前述方法制備的類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料，所述復合材料包括作為載體的類海膽狀二氧化鈦，以及負載于所述載體表面的氧化亞銅納米顆粒，所述類海膽狀二氧化鈦與所述氧化亞銅納米顆粒形成異質結結構。

本發(fā)明實施例還提供了前述類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復合材料于制備光催化材料或光催化劑降解有機污染物領域中的應用。