[發明專利]復合型TiO2

在審

• 申請號: 202111462602.5
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114100639A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 郭振剛;劉志鋒;楊發松;劉志鑫
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: B01J27/051
• 分類號: B01J27/051;B01J37/34;B01J37/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種復合型TiO₂光催化劑及其制備方法。復合型TiO₂光催化劑的制備方法，包括以下步驟：S1、采用水熱法，在FTO玻璃板上制備TiO₂納米棒；S2、將所述TiO₂納米棒放置于MoS₂反應液中，采用水熱法制得TiO₂/MoS₂復合材料；S3、將TiO₂/MoS₂復合材料放置于Co?Pi電沉積溶液中，采用光電沉積法在TiO₂/MoS₂復合材料表面沉積Co?Pi納米顆粒，制得由TiO₂/MoS₂/Co?Pi復合形成的復合型TiO₂光催化劑。本發明的復合型TiO₂光催化劑的制備方法，利用TiO₂的光電化學性能、MoS₂的獨特結構和電子屬性以及Co?Pi的助催化性能，制備由TiO₂/MoS₂/Co?Pi復合形成的具有高光電化學活性的復合型TiO₂光催化劑。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種復合型TiO₂光催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著社會經濟的發展，能源的消耗也在日益增長。目前使用的主要能源是化石能源，其在地球上的儲量有限，且經過數十年的開采，化石能源正面臨著能源枯竭的問題，同時化石能源的使用會產生CO₂、SO₂、CO和NO_X等有毒物質，造成酸雨、霧霾、溫室效應等一系列的環境問題。因此尋找綠色、無污染、可持續的新能源成為社會進步面臨的重要問題。清潔可再生能源主要有太陽能、風能、水能、潮汐能等。其中，太陽能每秒鐘向外輻射3.8×10²⁶J的能量，有1.7×10¹⁸J的能量到達地球表面，但是太陽能具有高分散性、不穩定性等缺點，如何更好地利用太陽能是人們進行能源研究的一個重要方向。氫能，由于其熱值高、燃燒產物清潔無污染、來源廣泛且可存儲，被認為是最佳綠色能源之一。通過光催化劑吸收太陽能將水分解成氫氣和氧氣被認為是解決能源問題的最佳途徑之一。

光催化劑在太陽光的作用下能產生很強的光氧化及還原能力，可催化光解附著于其表面的各種有機物及部分無機物，素有“光清潔革命”之稱。早在20世紀30年代就已經發現了以氧化鋅為基底的光催化材料。1967年，日本東京大學的本多建一教授和博士生藤島昭發現用光照射二氧化鈦電極可進行水的電解反應，打開了二氧化鈦在光催化領域應用的大門。1972年，《Nature》發表了Fujishima和Honda關于光催化在光解水領域的研究。近幾年來，聯合國“未來太陽能利用”計劃、美國的“星球大戰”計劃、日本“創造科學技術推進事業”計劃、西歐“尤里卡”計劃、以及我國的“納米科學攀登”計劃、“863”計劃、“973”計劃等都將光催化化學及材料列入重點研究開發計劃。

目前，人們對新型光催化劑的研究層出不窮，作為n型半導體的TiO₂擁有無毒副作用、清潔安全、原材料來源廣泛、對光腐蝕具有很好的穩定性等諸多優點，被認為是最有前景的清潔材料，可廣泛應用于太陽能電池、光催化產氫、傳感器等領域。作為光解水制氫用的電極材料，TiO₂納米半導體材料的能帶結構與水的氧化還原電位能夠很好地匹配，是一種非常具有開發和應用前景的光解水半導體電極材料。然而，由于固有的寬帶隙(～3.2eV)使得TiO₂只能吸收很少部分的太陽光，加之光照激發的電子空穴對的高復合率限制了TiO₂的光電化學性能。

有鑒于此，確有必要對TiO₂半導體進行摻雜、敏化、復合以及結構設計等進行研究，以提高TiO₂半導體的光利用率和光電化學性能。

發明內容