[發明專利]一種纖維狀雙晶相二氧化鈦及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010747696.X
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111921515B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 徐剛;劉曉涵;劉翠蘭;陳同舟;陳大瑾;陶傳英;韓高榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J35/02;C01G23/053
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 朱朦琪

本發明公開了一種纖維狀雙晶相二氧化鈦及其制備方法，該纖維狀雙晶相二氧化鈦包括銳鈦礦相二氧化鈦與TiO₂?B相，所述雙晶相二氧化鈦呈納米纖維狀。該纖維狀雙晶相二氧化鈦結構新穎，長徑比大、形貌與尺寸均一性好，有望在光催化領域及其它領域獲得進一步的應用。

技術領域

本發明涉及無機納米材料的技術領域，尤其涉及一種纖維狀雙晶相二氧化鈦及其制備方法和在光催化領域中的應用。

背景技術

隨著工業化的不斷發展，當前人類社會所面對的能源匱乏和環境污染問題日益嚴峻，過去基于化石燃料的能源系統已無法滿足今天人們對能源長期、高效、清潔、安全和經濟的新要求，因此，科學家們把更多的精力投入到光解水制氫以及CO₂固化轉化等研究領域，為全球的能源以及環境污染問題尋找解決方案。在光催化領域，各種新型催化劑材料的開發是至關重要的一環，TiO₂材料由于具有非常穩定的化學性質、低廉的價格以及合適的催化活性成為常用的工業級光催化材料。因此，提高TiO₂材料的光催化性能，對光催化技術的發展有著重要的意義。

TiO₂的晶型有金紅石、銳鈦礦、板鈦礦、單斜相態TiO₂-B等，TiO₂-B是由共邊和共角的TiO₆八面體組成，是一種密度比較小的開放骨架結構，由大量未被占據的空位八面體單元堆垛組成，其晶格參數為a＝12.1787，b＝3.7412，β＝107.054°，屬C2/m空間群。TiO₂-B是一種n型半導體，帶隙為3～3.22eV，具有獨特的催化特性和熱穩定性，也是一種活性和選擇性很高的催化載體，在光催化分解水產氫和降解有機污染物方面有著一定的性能。

但單相TiO₂-B具有較高的光生電子-空穴復合率，通過將銳鈦礦相二氧化鈦與TiO₂-B復合，使兩相形成異質結，可以促進光生電子與空穴的分離，提高材料的光催化性能。而不同形貌的復合結構，其光催化性能也有差異，因此，有必要開發具有不同形貌的復合結構。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明公開了一種纖維狀雙晶相二氧化鈦及其制備方法，通過兩次水熱反應制備得到一種結構新穎的纖維狀雙晶相二氧化鈦，有望在光催化領域及其它領域獲得進一步的應用。

具體技術方案如下：

一種纖維狀雙晶相二氧化鈦，包括銳鈦礦相二氧化鈦與TiO₂-B相，所述雙晶相二氧化鈦呈納米纖維狀。

優選的：

所述雙晶相二氧化鈦的直徑為20～50nm，長度為400～1000nm。

優選的：

所述銳鈦礦/TiO₂-B雙晶相納米纖維中，銳鈦礦相二氧化鈦的質量百分比為20～35％；進一步優選為25～30％。

進一步優選，所述雙晶相二氧化鈦的直徑為20～30nm，長度為800～1000nm。

本發明還公開了所述的纖維狀雙晶相二氧化鈦的制備方法，包括如下步驟：

(1)鈦酸四丁酯經水解得到鈦的羥基氧化物沉淀；

(2)將鈦的羥基氧化物沉淀分散于水中，加入氫氧化鉀后進行水熱反應得到鈦酸鉀纖維；

(3)將步驟(2)制備的鈦酸鉀纖維分散于乙醇-水混合體系中，再加入鹽酸，進行二次水熱反應得到所述的纖維狀雙晶相二氧化鈦。

本發明通過兩次水熱反應制備得到上述的纖維狀雙晶相二氧化鈦，同時包含銳鈦礦相和TiO₂-B相，是一種混合晶型的二氧化鈦。雙晶相二氧化鈦呈納米纖維狀，銳鈦礦相與TiO₂-B相形成異質結結構。