[發(fā)明專利]類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復(fù)合材料、其制法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911146521.7
• 申請(qǐng)日: 2019-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN112823881B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鑫恒;薛建斌;祁磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): B01J23/72
• 分類號(hào): B01J23/72;B01J35/02;B01J35/10;C02F1/30;C02F101/36;C02F101/38;C02F101/30
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)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(fù)合材料、其制法與應(yīng)用。所述復(fù)合材料包括作為載體的類海膽狀二氧化鈦，以及負(fù)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(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明制備得到的二氧化鈦呈金紅石相，不僅可以負(fù)載氧化亞銅，也可以作為其它光催化材料的載體使用，同時(shí)本發(fā)明提供的類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復(fù)合材料可以高效的降解有機(jī)污染物，此外本發(fā)明的制備方法反應(yīng)條件穩(wěn)定，重復(fù)性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復(fù)合材料、其制法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料是提高光催化活性的重要策略，得到了廣泛地關(guān)注。主要的策略有能帶結(jié)構(gòu)工程、界面狀態(tài)調(diào)控、晶面間結(jié)等方法提升異質(zhì)結(jié)材料的光催化性能。二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N寬帶隙半導(dǎo)體，由于其在光催化、光伏等太陽能利用方面具有廣闊的應(yīng)用前景，引起了人們的廣泛關(guān)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(fù)合。因此，采用異質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法來解決上述問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算表明，用金屬氧化物顆粒對(duì)二氧化鈦進(jìn)行表面改性可以成為制備優(yōu)良復(fù)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(fù)載窄帶隙金屬氧化物，得到的復(fù)合材料能夠可見光響應(yīng)。而氧化亞銅的帶隙在2～2.2eV之間，具有高達(dá)18％的理論電轉(zhuǎn)化效率，而且屬于地殼豐度高的元素。現(xiàn)有的半導(dǎo)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(zhì)結(jié)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(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑仍面臨著實(shí)用化技術(shù)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(fù)合材料、其制法與應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括作為載體的類海膽狀二氧化鈦，以及負(fù)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(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復(fù)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(fù)合材料中類海膽狀二氧化鈦與氧化亞銅的質(zhì)量比為3:1～48:1。

進(jìn)一步的，所述類海膽狀二氧化鈦為金紅石相。

進(jìn)一步的，所述類海膽狀二氧化鈦包含復(fù)數(shù)個(gè)二氧化鈦納米刺，納米刺直徑為40～60nm，該復(fù)數(shù)個(gè)二氧化鈦納米刺相互堆疊形成具有多孔結(jié)構(gòu)的類海膽狀結(jié)構(gòu)，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(shí)施例還提供了一種類海膽狀二氧化鈦/氧化亞銅復(fù)合材料的制備方法，其包括：

使包含二氧化鈦前驅(qū)物的水熱反應(yīng)體系通過水熱反應(yīng)得到類海膽狀二氧化鈦；

使氧化亞銅前驅(qū)物、類海膽狀二氧化鈦和還原劑反應(yīng)，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(fù)合材料。

本發(fā)明實(shí)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(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括作為載體的類海膽狀二氧化鈦，以及負(fù)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(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。

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