[發明專利]一種混晶TiO2

有效

• 申請號: 202010795943.3
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111790414B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 孫靜;李丹琪;王西奎;孟霞
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: B01J27/135
• 分類號: B01J27/135;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 宋海海

本發明提供一種混晶TiO₂/BiOBr復合材料及其制備方法和應用，屬于納米材料制備技術領域。其中，TiO₂為金紅石和銳鈦礦相的混晶結構，BiOBr為二維片狀結構，二者形成異質結構。本發明通過合成特定比例的銳鈦礦相/金紅石相混晶TiO₂與BiOBr復合材料(AR TiO₂/BiOBr)，構建具有較高催化效率的混晶TiO₂結構，與二維BiOBr形成異質結的光催化體系，從而實現對有機污染物的有效降解，因此具有良好的實際應用之價值。

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種混晶 TiO₂/BiOBr復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

太陽能驅動的半導體光催化技術，因為在能源轉換以及環境修復方面的優良性能而受到人們的關注。二氧化鈦(TiO₂)是最常用的光催化劑之一，具有高氧化性、化學穩定性、價格低廉、無毒等優點，但TiO₂本身也存在一些固有的缺點，如只能吸收太陽光中的紫外光，太陽光利用率低，光生電子-空穴易復合，因此限制了TiO₂的進一步應用。P25型TiO₂是一種被廣泛應用的具有高催化活性的光催化劑，其良好性能是由于銳鈦礦相和金紅石相形成的混晶結構所致。因此，受此啟發，將銳鈦礦相和金紅石相耦合形成相異質結/混晶結構，構建類似于晶面異質結的結構，成為提高TiO₂光催化活性的有效策略。

由于TiO₂導帶電勢較高，要想減少光生電子和空穴的復合、利用可見光，就需要一個具有合適導帶位置和結構的半導體。BiOBr(Eg ＝2.7eV)是一種具有可見光響應的p型半導體材料，其導帶電勢比 TiO₂負，可以實現BiOBr導帶上的電子向TiO₂注入。此外，BiOBr 是一種層狀結構，其[Bi₂O₂]片與鹵素原子雙層交錯，這種層狀結構可以提供足夠大的空間來極化相關的原子和軌道，誘導偶極子可以有效地分離電子-空穴對，有利于提高光催化活性。目前已經有關于將 BiOBr與TiO₂進行復合的報道，但發明人發現，這些報道中TiO₂均為銳鈦礦型TiO₂，迄今尚未有將BiOBr與混晶TiO₂進行復合的報道。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種混晶TiO₂/BiOBr復合材料及其制備方法和應用，本發明通過合成特定比例的銳鈦礦相/ 金紅石相混晶TiO₂與BiOBr復合材料(AR TiO₂/BiOBr)，構建具有較高催化效率的混晶TiO₂結構，與二維BiOBr形成異質結的光催化體系，實現對有機污染物的有效降解，因此具有良好的實際應用之價值。

具體的，本發明涉及以下技術方案：

本發明的第一個方面，提供一種混晶TiO₂/BiOBr復合材料，所述復合材料中，TiO₂為納米顆粒，BiOBr為二維納米片狀結構，TiO₂納米顆粒均勻分布于BiOBr二維納米片狀結構上，所述TiO₂與BiOBr 形成異質結構，且TiO₂晶型組成為銳鈦礦-金紅石型混晶。由于BiOBr 的導帶電勢比TiO₂負，有利于BiOBr將電子注入TiO₂。此外，BiOBr 的層狀結構可以提供足夠大的空間來誘導偶極子有效地分離電子-空穴對，有利于提高光催化活性。