[發明專利]一種復合光催化材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911422453.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111036246A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 葛成艷;孫敬方;鄒偉欣
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: B01J27/18
• 分類號: B01J27/18;B01J35/00;B01J37/03;B01J37/10;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍;樓高潮

本發明涉及一種復合光催化材料，包括片狀的羥基磷灰石和包覆于其上的二氧化鈦，所述羥基磷灰石的長度為0.5～3μm，所述二氧化鈦的粒徑為10～30nm，并且所述二氧化鈦的表面還沉積有銅和銀，本發明以羥基磷灰石為載體，在羥基磷灰石水熱合成的過程中使納米二氧化鈦均勻負載在羥基磷灰石的表面，后在納米二氧化鈦表面均勻沉積銅和銀，本發明的復合光催化材料充分利用了羥基磷灰石、二氧化鈦、銅和銀的協同配合作用，該復合材料的光催化效率和使用壽命均優于現有材料的水平。

技術領域

本發明涉及一種復合光催化材料，尤其涉及一種納米二氧化鈦包覆在羥基磷灰石的表面，同時納米二氧化鈦的表面還沉積有銀和銅的復合光催化材料，屬于光催化材料技術領域。

背景技術

隨著經濟的快速發展，大氣、土壤和水的污染等問題變得日益嚴峻，為了解決上述的環境問題，研究工作者們開始把目光投向了環境友好的光催化技術領域，光催化材料是指通過該材料、在光的作用下發生光化學反應所需的一類半導體催化劑材料，世界上能作為光催化材料的有很多，包括二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鋯、硫化鎘等多種氧化物硫化物半導體，其中二氧化鈦(Titanium Dioxide)因其氧化能力強，化學性質穩定無毒，成為世界上最當紅的納米光催化材料。

TiO₂的晶型、晶粒大小和粒徑、表面態等因素對其光催化性能都有較大的影響。表面積大的納米粒子由于其表面效應和體積效應，決定了它具有很好的催化活性和選擇性。納米TiO₂由于其量子尺寸效應使其導帶和價帶能級變成分立能級，能隙變寬，導帶電位變的更負，而價帶電位變的更正，這意味著其具有更強的氧化和還原能力；又因為納米粒子的粒徑小，光生載流子比粗顆粒更加容易從粒子內部遷移到表面，明顯減小了電子與空穴的復合幾率，也有利于提高光催化性能。

但由于二氧化鈦帶隙較寬(銳鈦礦＝3.2eV)，因此其僅對紫外光響應，光譜利用范圍窄，此外，其電子空穴易快速復合導致載流子效率低，應用在光催化領域中存在光量子效率較低、催化效率有待提高、催化劑難以固載化、不易于回收等問題，限制了二氧化鈦在實際中的應用。

為了解決二氧化鈦的上述問題，研究學者們通過不同的方法對二氧化鈦進行改性，如離子摻雜、半導體復合、貴金屬負載、形貌晶面調控等，主要目的在于拓寬光吸收范圍、提升量子效率、促進表面反應的發生。通過貴金屬沉積，可有效捕獲光生電子進而提高半導體催化活性，貴金屬沉積在半導體表面通常表現為兩方面作用：一是有利于光生電子-空穴對的有效分離；二是通過降低還原反應的超電勢來提高光催化活性，但貴金屬稀少而且價格昂貴，阻礙了其進一步的實際應用。

羥基磷灰石對有機污染物具有很強的吸附作用，并且無毒無害，近年來，對羥基磷灰石/二氧化鈦復合材料的研究一直不斷，Taoda等在二氧化鈦表面包覆了羥基磷灰石，從而提高了二氧化鈦殺菌、除臭等功能。那馳等合成了二氧化鈦/羥基磷灰石中空復合微球，這二氧化鈦/羥基磷灰石復合微球表現了不同的吸附性能及紫外光催化性能。但是，上述方法均需要隨后的熱處理以得到結晶態的二氧化鈦，不利于得到納米復合材料。

發明內容

本發明針對納米二氧化鈦作為光催化材料所存在的不足，提供一種復合光催化材料及其制備方法和應用。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種復合光催化材料，包括片狀的羥基磷灰石和包覆于其上的二氧化鈦，所述羥基磷灰石的長度為0.5～3μm，所述二氧化鈦的粒徑為10～30nm，并且所述二氧化鈦的表面還沉積有銅和銀。

進一步，所述二氧化鈦與羥基磷灰石的摩爾比為1：（0.5～5），優選1：（2～3）。

進一步，所述銅與銀的摩爾比為（3～5）:1。

進一步，所述銅和銀的總量與二氧化鈦的摩爾比為1：（2～4）。

上述復合光催化材料的制備方法如下：