本發(fā)明屬于光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

光催化技術(shù)是從20世紀(jì)70年代逐步發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興環(huán)保技術(shù)，其主要是利用半導(dǎo)體氧化物材料在光照的條件下表面能受激活化的特性，可有效地氧化分解有機(jī)物、還原重金屬離子、殺滅細(xì)菌和消除異味，在廢水處理、氣體凈化等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

二氧化鈦(tio2)因?yàn)樗膬r(jià)廉、易得、無(wú)毒無(wú)害、高的化學(xué)穩(wěn)定性、強(qiáng)的抗光腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，成為了到目前為止研究最為廣泛也最深入的一種半導(dǎo)體光催化劑。但是較高的光生電子空穴復(fù)合效率是影響二氧化鈦應(yīng)用的一個(gè)重要因素。為解決這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)诙趸伇┞毒嫜芯康幕A(chǔ)上，引入以同質(zhì)結(jié)為基礎(chǔ)構(gòu)筑復(fù)合材料的思路，解釋復(fù)合結(jié)構(gòu)光電協(xié)同增強(qiáng)機(jī)制，從而有效的降低二氧化鈦復(fù)合材料材料的電子空穴復(fù)合效率從而提升其光電性能及其在太陽(yáng)光作用下的實(shí)際。所以我們嘗試?yán)镁嫘?yīng)或晶面的對(duì)稱性在二氧化鈦特定晶面上選擇性構(gòu)筑納米結(jié)構(gòu)形成同質(zhì)結(jié)，這對(duì)全面認(rèn)識(shí)晶面效應(yīng)和提高光催化性能具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。因此有必要提供一種簡(jiǎn)單且成本低的二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑的制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑的制備方法，制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，二氧化鈦納米帶的制備：將一定量的二氧化鈦p25分散于一定量的naoh溶液中，充分?jǐn)嚢?，然后?60～200℃進(jìn)行水熱反應(yīng)12～24h，然后進(jìn)行離心洗滌、干燥得到二氧化鈦納米帶；

步驟2，稱取一定量步驟1中制得的二氧化鈦納米帶分散于一定量的乙二醇和氫氧化鈉混合溶液中，超聲分散，得到二氧化鈦懸浮液，再量取一定量的鈦酸丁酯加入到二氧化鈦懸浮液中，攪拌10～20min，得到反應(yīng)溶液；

步驟3，將步驟2得到的反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在160～200℃條件下水熱反應(yīng)10～12h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀；

步驟4，將步驟3得到的白色沉淀物依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，然后置于60～80℃真空干燥箱中干燥10～12h，得到二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1中的二氧化鈦p25的質(zhì)量與naoh溶液的體積比為0.1～0.5g：50～100ml；

步驟1中的naoh溶液濃度為5～10m。

步驟2的二氧化鈦納米帶的質(zhì)量與乙二醇和氫氧化鈉混合溶液體積比為0.1～0.5g：25～75ml。

步驟2中給二氧化鈦懸浮液中加入鈦酸丁酯的濃度為99％，體積為0.1～1ml。

乙二醇和氫氧化鈉混合溶液由濃度為99％的乙二醇溶液和濃度為1m的氫氧化鈉溶液按照體積比為1：1混合制得。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明所采用的工藝方法簡(jiǎn)單，成本低，適合于大規(guī)模生產(chǎn)，且所使用的p25和鈦酸丁酯等原料易得，無(wú)污染。實(shí)驗(yàn)周期短，便于操作，能耗低，極具工業(yè)化前景。本發(fā)明所制備的產(chǎn)品顆粒尺寸均一，形貌規(guī)整，并且二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑具有較高的光催化反應(yīng)效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑的制備方法實(shí)施例1所制備的二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑x射線衍射圖譜；

圖2是本發(fā)明一種二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑的制備方法實(shí)施例2所制備的二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑掃描電鏡照片；

圖3是本發(fā)明一種二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑的制備方法實(shí)施例3所制備的二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑透射照片；

圖4是本發(fā)明一種二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑的制備方法實(shí)施例4所制備的二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑循環(huán)伏安曲線照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明的一種二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，二氧化鈦納米帶的制備：將0.1～0.5g的二氧化鈦p25分散于50～100ml濃度為5～10mnaoh溶液中，充分?jǐn)嚢?，然后?60～200℃進(jìn)行水熱反應(yīng)12～24h，然后進(jìn)行離心洗滌、干燥得到二氧化鈦納米帶；

步驟2，稱取0.1～0.5g步驟1中制得的二氧化鈦納米帶分散于25～75ml乙二醇和氫氧化鈉混合溶液中，超聲分散，得到二氧化鈦懸浮液，再量取0.1～1ml，濃度為99％的鈦酸丁酯加入到二氧化鈦懸浮液中，攪拌10～20min，得到反應(yīng)溶液；其中，乙二醇和氫氧化鈉混合溶液由濃度為99％的乙二醇溶液和濃度為1m的氫氧化鈉溶液按照體積比為1：1混合制得；

步驟3，將步驟2得到的反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在160～200℃條件下水熱反應(yīng)10～12h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀；

步驟4，將步驟3得到的白色沉淀物依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，然后置于60～80℃真空干燥箱中干燥10～12h，得到二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑。

實(shí)施例1

步驟1，稱取0.1gp25加入到50ml濃度為5mnaoh溶液中，磁力攪拌10min，將所得溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在160℃條件下傳統(tǒng)水熱12h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀，收集沉淀產(chǎn)物并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，于空氣中60℃干燥12h，得到二氧化鈦納米帶；

步驟2，稱取所制得的二氧化鈦納米帶粉體0.1g分散于25ml氫氧化鈉和乙二醇的混合溶液中，超聲分散10min，得到二氧化鈦懸浮液，再量取0.1ml濃度為99％的鈦酸丁酯加入到得到的二氧化鈦懸浮液中，攪拌10min，得到反應(yīng)溶液；其中，乙二醇和氫氧化鈉混合溶液由濃度為99％的乙二醇溶液和濃度為1m的氫氧化鈉溶液按照體積比為1：1混合制得；

步驟3，然后將所得溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在160℃條件下傳統(tǒng)水熱10h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀；

步驟4，收集白色沉淀并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，置于真空干燥箱中60℃干燥10h，得到二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑。

如圖1所示，為實(shí)施例1所制備的二氧化鈦納米帶和同質(zhì)結(jié)納米光催化劑的xrd圖譜，從圖中可以看出，復(fù)合材料的xrd圖譜中的所有衍射峰均與二氧化鈦的標(biāo)準(zhǔn)衍射峰相對(duì)應(yīng)，未出現(xiàn)任何雜質(zhì)的衍射峰。

實(shí)施例2

步驟1，稱取0.5gp25加入到100ml濃度為10mnaoh溶液中，磁力攪拌10min，將所得溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在200℃條件下傳統(tǒng)水熱24h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀，收集沉淀產(chǎn)物并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，于空氣中60℃干燥12h，得到二氧化鈦納米帶；

步驟2，稱取所制得的二氧化鈦納米帶粉體0.5g分散于75ml氫氧化鈉和乙二醇的混合溶液中，超聲分散10min，得到二氧化鈦懸浮液。再量取1ml濃度為99％的鈦酸丁酯加入到得到的二氧化鈦懸浮液中，攪拌10min，得到反應(yīng)溶液；其中，乙二醇和氫氧化鈉混合溶液由濃度為99％的乙二醇溶液和濃度為1m的氫氧化鈉溶液按照體積比為1：1混合制得；

步驟3，然后將所得反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在200℃條件下傳統(tǒng)水熱12h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀；

步驟4，收集白色沉淀并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，置于真空干燥箱中80℃干燥12h，得到二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑。

如圖2所示，實(shí)施例2所制備的二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑尺寸均一，均為一維帶狀，寬度為200nm～500nm，長(zhǎng)度為幾微米，形貌規(guī)整。

實(shí)施例3

步驟1，稱取0.25gp25加入到50ml濃度為5mnaoh溶液中，磁力攪拌20min，將所得溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在180℃條件下傳統(tǒng)水熱18h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀，收集沉淀產(chǎn)物并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，于空氣中60℃干燥20h，得到二氧化鈦納米帶；

步驟2，稱取所制得的二氧化鈦納米帶粉體0.5g分散于50ml氫氧化鈉和乙二醇的混合溶液中，超聲分散10min，得到二氧化鈦懸浮液。再量取0.5ml濃度為99％的鈦酸丁酯加入到得到的二氧化鈦懸浮液中，攪拌10min，得到反應(yīng)溶液；其中，乙二醇和氫氧化鈉混合溶液由濃度為99％的乙二醇溶液和濃度為1m的氫氧化鈉溶液按照體積比為1：1混合制得；

步驟3，然后將所得反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在180℃條件下傳統(tǒng)水熱10h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀；

步驟4，收集白色沉淀并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，置于真空干燥箱中80℃干燥12h，得到二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑，

如圖3所示，從圖中可明顯看出復(fù)合光催化劑材料尺寸均一，形貌規(guī)整。

實(shí)施例4

步驟1，稱取0.2gp25加入到75ml濃度為10m的naoh溶液中，磁力攪拌20min，將所得溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在160℃條件下傳統(tǒng)水熱24h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀，收集沉淀產(chǎn)物并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，于空氣中60℃干燥10h，得到二氧化鈦納米帶。

步驟2，稱取所制得的二氧化鈦納米帶粉體0.3g分散于50ml氫氧化鈉和乙二醇的混合溶液中，超聲分散10min，得到二氧化鈦懸浮液。再量取1ml鈦酸丁酯加入到得到的二氧化鈦懸浮液中，攪拌10min，得到反應(yīng)液；其中，乙二醇和氫氧化鈉混合溶液由濃度為99％的乙二醇溶液和濃度為1m的氫氧化鈉溶液按照體積比為1：1混合制得；

步驟3，然后將所得溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在200℃條件下傳統(tǒng)水熱10h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀；

步驟4，收集白色沉淀并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，置于真空干燥箱中60℃干燥10h，得到二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑。

如圖4所示，從圖4中明顯可以看出復(fù)合光催化劑材料具有優(yōu)異的污染物降解性能。

實(shí)施例5

步驟1，稱取0.2gp25加入到75ml濃度為5m的naoh溶液中，磁力攪拌10min，將所得溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在170℃條件下傳統(tǒng)水熱24h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀，收集沉淀產(chǎn)物并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，于空氣中60℃干燥20h，得到二氧化鈦納米帶。

步驟2，稱取所制得的二氧化鈦納米帶粉體0.4g分散于50ml氫氧化鈉和乙二醇的混合溶液中，超聲分散10min，得到二氧化鈦懸浮液。再量取0.25ml鈦酸丁酯加入到得到的二氧化鈦懸浮液中，攪拌10min，得到反應(yīng)溶液；其中，乙二醇和氫氧化鈉混合溶液由濃度為99％的乙二醇溶液和濃度為1m的氫氧化鈉溶液按照體積比為1：1混合制得；

步驟3，然后將所得反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在200℃條件下傳統(tǒng)水熱12h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀；

步驟4，收集白色沉淀產(chǎn)物并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，置于真空干燥箱中70℃干燥11h，得到二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑。

實(shí)施例6

步驟1，稱取0.3gp25加入到50ml濃度為10m的naoh溶液中，磁力攪拌10min，將所得溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在200℃條件下傳統(tǒng)水熱12h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀，收集沉淀產(chǎn)物并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，于空氣中60℃干燥10h，得到二氧化鈦納米帶。

步驟2，稱取所制得的二氧化鈦納米帶粉體0.3g分散于50ml氫氧化鈉和乙二醇的混合溶液中，超聲分散10min，得到二氧化鈦懸浮液。再量取0.2ml濃度為99％的鈦酸丁酯加入到得到的二氧化鈦懸浮液中，攪拌15min，得到反應(yīng)溶液；其中，乙二醇和氫氧化鈉混合溶液由濃度為99％的乙二醇溶液和濃度為1m的氫氧化鈉溶液按照體積比為1：1混合制得；

步驟3，然后將所得反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在160℃條件下傳統(tǒng)水熱11h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀；

步驟4，收集白色沉淀產(chǎn)物并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，置于真空干燥箱中70℃干燥12h，得到二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑。

實(shí)施例7

步驟1，稱取0.25gp25加入到75ml濃度為7m的naoh溶液中，磁力攪拌10min，將所得溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在200℃條件下傳統(tǒng)水熱12h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀，收集沉淀產(chǎn)物并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，于空氣中60℃干燥10h，得到二氧化鈦納米帶。

步驟2，稱取所制得的二氧化鈦納米帶粉體0.3g分散于50ml氫氧化鈉和乙二醇的混合溶液中，超聲分散10min，得到二氧化鈦懸浮液。再量取0.2ml濃度為99％的鈦酸丁酯加入到得到的二氧化鈦懸浮液中，攪拌20min，得到反應(yīng)溶液；其中，乙二醇和氫氧化鈉混合溶液由濃度為99％的乙二醇溶液和濃度為1m的氫氧化鈉溶液按照體積比為1：1混合制得；

步驟3，然后將所得反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在160℃條件下傳統(tǒng)水熱11h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到白色沉淀；

步驟4，收集白色沉淀產(chǎn)物并依次用去離子水、無(wú)水乙醇離心洗滌，置于真空干燥箱中70℃干燥12h，得到二氧化鈦同質(zhì)結(jié)納米光催化劑。