[發明專利]一種常溫下二氧化鈦擔載金納米顆粒的快速制備方法

有效

• 申請號: 202010926511.1
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112044432B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 李文博;姚穎方;李夢璐;宋文濤;吳聰萍;鄒志剛
• 申請（專利權）人: 南京大學;江蘇三得再生資源科技有限公司
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;B01J35/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

本發明公開了一種常溫下二氧化鈦擔載金納米顆粒的快速制備方法，將鈦酸四丁酯TBOT滴入20倍TBOT體積以上的聚乙二醇(EG)中，并在室溫下攪拌5h以上；將上述反應溶液置于離心管中進行高速離心，用80倍TBOT體積以上的無水乙醇將沉淀重懸，再次離心；取2?3倍TBOT質量的VC與聚乙烯吡咯烷酮均勻混合成200倍TBOT體積以上的水溶液，向上述溶液中一次性加入2?3倍TBOT體積、濃度為1mM的氯金酸溶液并持續攪拌可快速制備完成，實現在二氧化鈦上自由擔載不同載量的金納米顆粒。

技術領域

本發明屬于半導體納米材料技術領域，具體涉及一種常溫下二氧化鈦擔載金納米顆粒的快速制備方法。

背景技術

二氧化鈦是一種較早發現并沿用至今的經典光響應半導體材料，由于其穩定的物理化學性質以及良好的光生載流子分離效率而被廣泛開發應用于光電化學領域。二氧化鈦有兩種晶體結構，分別為金紅石相(Rutile)和銳鈦礦相(Anatase),其中，金紅石相的半導體帶隙為3.0eV；銳鈦礦相的半導體帶隙為3.2eV；這決定了無論是哪種構相的二氧化鈦只能吸收紫外波段的光子能量，而在太陽光譜中紫外光含量低于10％，這在很大程度上限制了二氧化鈦在光催化中的應用。因此，改變二氧化鈦的帶隙寬度對于擴大其應用具有極其重要的意義。

目前，主要有兩種改變二氧化鈦的帶隙寬度的方法：第一種為摻雜其他金屬元素，在材料體相中形成缺陷；第二種為在二氧化鈦的表面擔載其他金屬或半導體，形成金屬-半導體或半導體-半導體異質結結構，從而改變材料內部能級分布，進而縮窄帶隙。對于擔載金屬這一方法而言，目前主要有光還原、沉淀沉積法(化學還原)、高能射線還原等方式，其主要存在的問題是制備條件苛刻、制備過程時間較長、無法獲得分散性良好的材料以及制備不具有可重復性等問題，如何在柔和的條件下，快速可重復的制備分散均勻的金屬擔載的二氧化鈦納米顆粒是值得進一步探討和研究的。

發明內容

本發明的目的是，在柔和的條件下，尤其是室溫或常溫條件下快速可重復的將金納米顆粒均勻的擔載在二氧化鈦納米顆粒上，以制備Au-TiO₂異質結結構，縮窄二氧化鈦帶隙，使其具有良好的可見光吸收，從而拓寬二氧化鈦在光催化領域的應用。

本發明目的的技術解決方案是：一種常溫下二氧化鈦擔載金納米顆粒的快速制備方法，步驟為：一種常溫下二氧化鈦擔載金納米顆粒的快速制備方法，步驟如下：

1)將一定量的(1ml)鈦酸四丁酯(TBOT)滴入20倍TBOT體積以上的聚乙二醇(EG)中，并在室溫下攪拌5h以上，溶液由乳白色逐漸變為無色透明的溶液；在容器中加入50倍TBOT體積以上的丙酮，并向其中加入1-3倍TBOT體積的冰醋酸溶液，混合均勻后將上述無色透明溶液倒入容器，并于室溫下攪拌1-4h,溶液由無色透明逐漸變為乳白色；

2)將上述反應溶液置于離心管中進行高速離心，轉速為6000-10000r/min，時間為15-40min；取上層清液丟棄，用80倍TBOT體積以上的無水乙醇將沉淀重懸，再次離心，轉速與時間同上；取上層清液丟棄，用80倍TBOT體積以上的去離子水將沉淀重懸，再次離心，轉速時間同上；去離子水洗滌兩次后，使用50倍以上TBOT去離子水將沉淀重懸，獲得二氧化鈦納米球的前驅體溶液；

3)將上述前驅體溶液置于70±15℃油浴中持續攪拌水解10±5h；去離子水洗滌后，用30倍以上TBOT去離子水重懸獲得乳白色均勻溶液，制備得到二氧化鈦納米顆粒水溶液；

4)取2-3倍TBOT質量的L-抗壞血酸(VC)與0.5-0.8倍TBOT質量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(MW＝24000)均勻混合成200倍TBOT體積以上的水溶液，避光保存備用；取10ml上述二氧化鈦水溶液加入60ml VC與PVP混合溶液中，攪拌均勻，溶液呈淺黃色；