[發明專利]一種金原子/二氧化鈦復合材料、其制備方法及用途

在審

• 申請號: 202010037570.3
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111151246A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 王松博;宋園園;唐娜;王非凡;姚柯奕
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;C01B3/04;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 任永利

1.一種金原子/二氧化鈦復合材料，其特征在于，其包括：二氧化鈦載體和金原子，所述二氧化鈦表面具有金屬缺陷，所述金原子以單原子形式和原子團簇形式生長于部分所述金屬缺陷處；所述金原子質量為所述二氧化鈦基體質量的0.01％-0.1％。

2.根據權利要求1所述的金原子/二氧化鈦復合材料，其特征在于，所述二氧化鈦基體為二氧化鈦納米顆粒，所述二氧化鈦納米顆粒尺寸為10-50nm。

3.根據權利要求1所述的金原子/二氧化鈦復合材料，其特征在于：所述金原子所占據的金屬缺陷為所述二氧化鈦基體表面金屬缺陷總量的20％-60％。

4.一種權利要求1所述的金原子/二氧化鈦復合材料的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：

(1)制備表面具有金屬缺陷的二氧化鈦基體：稱取鈦前驅體，加入第一醇類溶液和第二醇類溶液的混合物中進行溶劑熱反應，急冷后離心分離，將下層粉末焙燒，得到具有表面金屬缺陷的TiO₂基體；

(2)在TiO₂基體表面的金屬缺陷處原位負載金原子：稱取表面具有金屬缺陷TiO₂基體，攪拌使其分散于去離子水中形成分散液，向分散液中加入銨類溶液和氯金酸溶液，避光攪拌，離心后將下層固體干燥，焙燒得到所述金原子/二氧化鈦復合材料。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的鈦前驅體選自硫酸氧鈦、鈦酸四丁酯、異丙醇鈦或四氯化鈦的一種或幾種，所述第一醇類溶液選自乙二醇、1,3-丙二醇、丁二醇或甘油中的一種或幾種，所述第二醇類溶液選自乙醇、丙醇或丁醇中的一種或幾種，所述第一醇類溶液和第二醇類溶液的體積比為1：40-1：3，所述鈦前驅體與所述第一醇類溶液和第二醇類溶液的混合物的體積比1：100-10:100。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中溶劑熱反應溫度為150-200℃，反應時間為12-24h，焙燒溫度為400-500℃，焙燒時間為1-5h。

7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述加入銨類溶液選自碳酸銨、硝酸銨或硫酸銨的一種或幾種，所述銨類溶液與所述分散液的體積比為1：5-1:2；所加入氯金酸溶液中所含金的質量為TiO₂質量的0.03％-0.3％；所述氯金酸溶液濃度為0.2mg/ml-0.6mg/ml。

8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中干燥溫度為60-100℃，干燥時間為12-24h，焙燒溫度為180-220℃，焙燒時間為1-4h。

9.一種權利要求1所述的金原子/二氧化鈦復合材料用于光催化降解水體污染物的用途，其特征在于，所述水體污染物包括甲基橙、苯酚或羅丹明B。

10.一種權利要求1所述的金原子/二氧化鈦復合材料用于光催化分解水產氫的用途，其特征在于，所述金原子/二氧化鈦復合材料作為催化劑，催化劑加入量為0.1g/L-0.5g/L，用于提高光催化分解水產氫速率。