[發明專利]一種多金屬氧酸鹽-二氧化鈦納米復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011201654.2
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112275280B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王冠;郭寧寧;張超
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/10;B01J37/08;C01B3/04
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 張麗

本發明屬于納米材料的制備及應用技術領域，具體涉及一種多金屬氧酸鹽?二氧化鈦納米復合材料及其制備方法和應用。本發明通過一鍋法成功合成了MnW₁₂/TiO₂微米花，經熱處理可將其轉化為納米棒。通過光催化試驗發現MnW₁₂/TiO₂納米棒的產氫效率高于MnW₁₂/TiO₂微米花的產氫效率。結果表明可以通過形貌控制來增強光催化產氫性能。本發明不僅豐富了同多金屬氧酸鹽基微/納米材料的多樣性，而且為提高POM/TiO₂微/納米復合材料的光催化效率提供了新的途徑。本發明操作方法較為簡單，制備條件容易控制，所制備的多金屬氧酸鹽?二氧化鈦微/納米復合材料MnW₁₂/TiO₂具有無污染、催化效率好等應用價值。

技術領域

本發明屬于納米材料的制備及應用技術領域，具體涉及一種多金屬氧酸鹽-二氧化鈦納米復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

多金屬氧酸鹽(POM)，由于其在催化、材料和光致發光等方面的結構多樣性和可調節特性，具有廣泛的潛在應用。作為多酸化學的獨特分支，與傳統的多酸晶體化合物相比，目前對多酸基微/納米材料的探索較少。隨著納米技術的發展，可以通過人工方法調整多酸基微/納米材料的形貌、成分和尺寸。因此，許多研究人員致力于探索該領域，并研究了一些多酸基微/納米材料。2011年，Cronin等人報道了一種新的現象，即中空礦物管狀結構的生長，這可能對迄今歸因于生物進程的化石記錄中結構的解釋具有重要意義。隨后，Chattopadhyay及其同事使用溶劑熱法制備了Mn基雜多鎢酸鹽微米球。

在過去的二十年中，許多研究人員一直在研究多酸基微/納米材料的形態和組成，其形態主要為多面體、管、線或球體。但是，與傳統的單晶化合物相比，進展較慢。

眾所周知，二氧化鈦(TiO₂)是一種重要的光催化劑，由于其相對較低的成本，良好的化學穩定性和較高的氧化電位等優點而受到了廣泛的研究。Zou課題組制備的TiO₂ p-n同質結，用于光電化學和光催化制氫。Yi和同事報告了W₂C@C/TiO₂異質結體系，其具有高效的太陽光驅動的制氫能力。但是，關于POMs/TiO₂材料的合成和性質的研究相對較少。2013年，Bansal課題組構筑了TiO₂-POM-雙金屬納米復合材料，以改善表面增強的拉曼散射和太陽光催化作用。隨后，Wang課題組合成的POM/TiO₂/Ag復合納米纖維在可見光下具有增強的光催化性能。Lan課題組報告了氧空位重排的POM/TiO₂類Fenton光催化劑，以增強協同降解作用。這些文獻中，形貌是對光催化劑性能產生重大影響的重要因素，這是由于形貌會影響比表面積，以及光生電荷的分離效率和遷移速率。而關于POM/TiO₂微/納米復合材料的結構及性能的研究目前很少。

所以，基于現有的研究，探索通過形貌控制來提高多金屬氧酸鹽和TiO₂微/納米復合材料的光催化性能具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是克服技術的不足，提供一種多金屬氧酸鹽-二氧化鈦納米復合材料的制備方法，在溫和條件下通過一鍋法成功制備了MnW₁₂/TiO₂微米花，并經加熱處理將MnW₁₂/TiO₂微米花轉變為納米棒。

本發明又進一步提供了上述多金屬氧酸鹽-二氧化鈦納米復合材料在光催化產氫方面的應用。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種多金屬氧酸鹽-二氧化鈦納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：