[發(fā)明專利]一種{001}晶面暴露的多孔二氧化鈦納米片的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010083422.5
• 申請日: 2020-02-09
• 公開（公告）號: CN111268725B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鵬;金永生;滕淑華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B82Y40/00;B01J21/06;B01J35/10;C01B3/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯(lián)群

1.一種{001}晶面暴露的多孔二氧化鈦納米片的制備方法，其特征是：制備方法是將一定量的鈦源溶于環(huán)己醇中，得到均勻的溶液；將上述溶液轉(zhuǎn)移至密閉的均相反應(yīng)容器中，使鈦源在環(huán)己醇溶劑中進行溶劑熱反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后快速冷卻，再經(jīng)分離、洗滌和干燥，最終獲得純度高、分散性好、{001}晶面暴露比高的多孔銳鈦礦型二氧化鈦納米片；

所述鈦源為六氟鈦酸和鈦酸四丁酯的混合物；溶液中鈦的總摩爾濃度為0.01~0.5mol/L; 六氟鈦酸與鈦酸四丁酯的摩爾比為2:1~1:10；

{001}晶面的暴露比例達到95%～99%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種{001}晶面暴露的多孔二氧化鈦納米片的制備方法，其特征是：具體步驟包括：

步驟（1）、將一定量的鈦源加入到環(huán)己醇中，攪拌溶解后得到乳白色溶液（1）；

步驟（2）、將乳白色溶液（1）轉(zhuǎn)移至密閉、耐壓的均相反應(yīng)容器中進行反應(yīng)；

步驟（3）、反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物取出進行分離、洗滌和干燥，獲得白色的多孔二氧化鈦納米片。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種{001}晶面暴露的多孔二氧化鈦納米片的制備方法，其特征是：步驟（2）中，所述反應(yīng)時的溫度為150~220°C；反應(yīng)時間為30~200 min；均相反應(yīng)容器的旋轉(zhuǎn)速度為150~500 rpm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種{001}晶面暴露的多孔二氧化鈦納米片的制備方法，其特征是：步驟（3）中，所述分離方式為離心或抽濾；所用洗滌溶劑為去離子水、無水乙醇或丙酮；干燥的方式是自然晾干、冷凍干燥或真空干燥。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種{001}晶面暴露的多孔二氧化鈦納米片的制備方法，其特征是：步驟（3）中，所得二氧化鈦納米片的長、寬范圍為500~950 nm，厚度范圍為5~20 nm；納米片的分散性高、尺寸分布均勻且可控、具有多孔結(jié)構(gòu)；孔徑范圍為1~20 nm；{001}晶面的暴露比例達到95%~99%。

6.一種基于權(quán)利要求1所述的一種{001}晶面暴露的多孔二氧化鈦納米片的制備方法得到的多孔二氧化鈦納米片的應(yīng)用，其特征是：基于二氧化鈦納米片在光催化產(chǎn)氫或污染物降解的應(yīng)用：基于多孔二氧化鈦納米片，制成二氧化鈦/鉑光催化劑；將該二氧化鈦/鉑光催化劑用作催化水分解產(chǎn)氫，獲得優(yōu)異的光催化產(chǎn)氫性能。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征是：將所得多孔二氧化鈦納米片負載鉑制成二氧化鈦/鉑光催化劑，具體制備方法如下：

首先，按一定質(zhì)量比分別稱取二氧化鈦納米片和氯鉑酸；

其次，將氯鉑酸和二氧化鈦納米片加入到適量無水乙醇中，充分攪拌，得到溶液；

再次，將溶液置于光照下一段時間，隨后洗滌并進行真空干燥；

最終，獲得負載鉑的多孔二氧化鈦納米片光催化劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征是：將所得二氧化鈦/鉑光催化劑應(yīng)用于光催化制氫的方法：

步驟1、光催化產(chǎn)氫實驗裝置由一個50 mL玻璃管和橡膠塞密封制成，光源為350 W的氙燈；

步驟2、取1~10 mg 二氧化鈦/鉑光催化劑分散于甲醇/水混合液中，將該裝置通氮氣鼓泡30~60 min后密封；

步驟3、打開氙燈，將光催化產(chǎn)氫實驗裝置放置在距離光源15 cm的位置；

步驟4、反應(yīng)時間為2.5 h；期間每隔30 min，取1 mL氣體通過氣相色譜儀的分子篩，進行產(chǎn)氫測試。