[发明专利]一种FeOOH修饰的TiO2光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米科学和光催化技术领域，具体涉及一种FeOOH修饰的TiO₂光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着化石燃料的不断减少、能源需求的持续增加以及对环保要求的提高，实现对太阳能的高效利用，已经成为各国科研者竞相研究的热点课题之一。多相半导体光催化技术具有能耗低、操作简单、条件温和等优点，显示出广阔的应用前景。虽然目前已报道了100多种光催化剂以及众多的光催化剂改性方法，然而现有的光催化剂利用太阳能的效率依然有很大的提高空间。

TiO₂纳米粉体，特别是TiO₂纳米管粉体由于具有巨大的比表面积，可迅速促进表面反应的进行，因此其作为一种半导体催化剂，被广泛的应用于以太阳能为基础能源的清洁能源和环境领域中。目前为了提高TiO₂纳米材料利用太阳能，特别是利用可见光的效率，众多的学者开展了大量的工作。

代表性的工作是，美国加州大学的X. B. Chen等人在2011年第331卷“Science”期刊的“Increasing Solar Absorption for Photocatalysis with Black Hydrogenated Titanium Dioxide Nanocrystals”一文中研究发现，在氢气气氛的保护下，经热处理后的TiO₂纳米粉具有优异的太阳光催化性能，其中经氢化处理后的TiO₂纳米粉掺杂质量百分数为0.6%的Pt单质后，其在模拟太阳光的照射实验中具有良好的活性以及稳定的制氢速率，且制氢速率可达10mmol h^-1.g^-1。就目前而言，该氢化处理的TiO₂纳米材料展示出最大的太阳能的利用效率，但是该方法的不足之处是氢化过程太长，并且该TiO₂纳米材料有望进一步通过多重修饰提高其利用太阳能的效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种原料来源广泛易得、制备工艺简单的FeOOH修饰的TiO₂光催化剂。该TiO₂光催化剂经氢化处理、表面担载Pt单质修饰、表面沉积FeOOH修饰后，能够有效地实现光生电子和空穴的分离，具有优良的利用太阳光的能力，

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种FeOOH修饰的TiO₂光催化剂，其特征在于，所述FeOOH修饰的TiO₂光催化剂由TiO₂和沉积于所述TiO₂表面的Pt及FeOOH组成；所述TiO₂的平均粒径为5nm～120nm，所述TiO₂表面沉积Pt的质量百分数为0.6%～1.2%，所述TiO₂表面沉积FeOOH的质量百分数为3%～49%。

上述的一种FeOOH修饰的TiO₂光催化剂，所述TiO₂的平均粒径为50nm～90nm，所述TiO₂表面沉积Pt的质量百分数为0.7%～1.0%，所述TiO₂表面沉积FeOOH的质量百分数为10%～30%。

上述的一种FeOOH修饰的TiO₂光催化剂，所述TiO₂的平均粒径为70nm，所述TiO₂表面沉积Pt的质量百分数为0.8%，所述TiO₂表面沉积FeOOH的质量百分数为20%。

上述的一种FeOOH修饰的TiO₂光催化剂，所述FeOOH为γ-FeOOH。

另外，本发明还提供了一种制备上述FeOOH修饰的TiO₂光催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将TiO₂粉体置于马弗炉中，在温度为300℃～550℃的条件下热处理1h～12h；所述TiO₂粉体的平均粒径为5nm～120nm；

步骤二、将步骤一中热处理后的TiO₂粉体置于氢气炉中，在温度为280℃～550℃的条件下氢化处理0.5h～10h；