[发明专利]γ-辐照低温制备金属/二氧化钛复合纳米材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备金属/二氧化钛复合纳米材料的方法。

背景技术

有关金属/二氧化钛复合材料的制备研究主要集中在尺寸、形貌和金属粒 子分散性等的控制生长上，现在已能通过多种方法实现，如化学法、电化学法、 声化学法或光催化法等。但是，这些方法中金属离子的还原过程一般都引入了 大量的还原剂、有机模板剂或微乳体系等，且需要高温反应，而这类物质在反 应结束后难以从体系中完全分离出去，仍有部分作用在催化剂表面，将对其催 化活性起到一定的抑制作用，导致得到的产物分散性不好，光催化活性低。

目前，包含金属离子盐溶液的γ-辐射还原法被广泛用于金属纳米粒子的合 成，溶剂在γ-射线的照射下产生的自由基具有较强的还原能力，能在无外加还 原剂的条件下自发将溶液中的金属离子还原成金属。然而γ-辐照还原法至今尚 未拓展至可用作光催化剂的复合材料的制备中，其主要原因在于体系中无模板 剂存在的情况下，仍存在还原生成的金属粒子尺寸与形貌控制困难的问题。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中制备金属/二氧化钛复合材料，存在需 要高温反应，需要引入大量还原剂或有机稳定剂，所得产物分散性不好，光催 化活性低，采用γ-辐照还原法存在粒子尺寸与形貌控制困难的问题，而提供γ- 辐照低温制备金属/二氧化钛复合纳米材料的方法。

γ-辐照低温制备金属/二氧化钛复合纳米材料的方法按以下步骤进行：一、 将钛的前驱体加入醇中，配制成钛的前驱体浓度为0.1～0.5mol/L的溶液；二、 取10～50mL步骤一溶液，在室温、搅拌条件下滴加到10～50mL蒸馏水中，滴 加完毕后水浴升温至60～80℃继续搅拌30～100min，得浆状液；三、浆状液经 离心机分离得沉淀，然后加入50～300mL浓度为0.05～5.0mol/L的酸溶液，密 封后在60～80℃的条件下搅拌4～20h，再加入100～400mL蒸馏水，得TiO₂透 明溶胶；四、取10～100mL TiO₂透明溶胶，加入20～300μL浓度为0.1～1mol/L 的金属前驱体溶液和3～20mL异丙醇，得混合反应液，然后通入氮气，10～30min 后封住瓶口，再用⁶⁰Co源进行γ-射线辐射还原10～60h，辐射剂量为2×10⁴～2×10²Gy/h，得金属/二氧化钛复合溶胶；五、金属/二氧化钛复合溶胶经干燥 或涂敷，分别得到粉末状或薄膜状金属/二氧化钛复合纳米材料；其中步骤一 中钛的前驱体为硫酸钛、硫酸氧钛、四氯化钛、钛酸丁酯或钛酸异丙酯；步骤 一中醇为乙醇或异丙醇；步骤三中酸溶液为盐酸、醋酸、硝酸或上述两种酸按 1∶1的摩尔比混合；步骤四中金属前驱体为硝酸银、氯金酸、氯铂酸、硝酸 镍中的一种或两种。

本发明采用γ-射线的照射在水溶液中产生e^-、H₂O⁺等物种，与水分子分别 发生如下反应，生成e_aq^-与·OH，

H₂O⁺+H₂O→H₃O⁺+·OH

e^-+H₂O→e_aq^-