[发明专利]一种钛酸铋‑钛酸锶光催化复合粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合半导体材料制备技术领域，具体涉及一种Bi₄Ti₃O₁₂/SrTiO₃复合材料及其制备方法。

发明背景

21世纪人类所面临的最大问题是实现经济和社会的可持续发展。自从20世纪70年代初日本科学家Fujishima和Honda发现TiO₂电极上的光电解水产氢现象后，30多年来光催化技术受到了国内外学者的广泛重视，优异性能的光催化剂在清洁能源生产、空气净化、人工光合作用、光致超亲水或超疏水、太阳能电池等新能源新材料领域具有较大的应用前景。为获得具有宽谱可见光吸收的光催化材料，科研工作者一方面通过能带调控缩小半导体带隙进而增加可见光吸收；另一方面积极探索未知的可见光光催化材料。

首先，对于高性能环境友好材料TiO₂体系，主要研究包括液相法及电化学等方法合成树枝状、多孔状、纳米球、纳米棒、纳米带、纳米片、纳米线等多种形貌及不同取向的TiO₂；构筑TiO₂异质结的内建电场来抑制光致电荷复合，主要包括TiO₂各相间异质结、TiO₂和贵金属或碳材料构成的异质结；其它材料对TiO₂的掺杂及复合，调控材料的能带结构。同时，具有特殊形貌及结构的硫化物、钙钛矿结构化合物等新体系也被相继报道，如MoS₂/CdS，NaTaO₃，Ba₂In₂O₅/In₂O₃，BiVO₄，高活性面的Ag₃PO₄等都具有较高的可见光光催化分解量子效率，其作为光催化产氢材料具有巨大的应用前景。

发明内容

本发明提供一种兼具稳定结构和优异的光催化性能的新型复合粉体材料，还提供一种工艺可控、成本低廉的复合光催化材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种光催化复合粉体，所述复合粉体以圆片状Bi₄Ti₃O₁₂材料为基体，所述基体复合包覆亚微米级SrTiO₃颗粒。

本发明还提供了一种光催化复合粉体的制备方法，包括将摩尔比为2∶3的Bi₂O₃和TiO₂与等质量的KCl-NaCl熔盐混合球磨并烘干后，置入烧结炉升温至1050℃后保温1h，使用热去离子水超声清洗多次后除去熔盐，烘干得到Bi₄Ti₃O₁₂晶体。再将Bi₄Ti₃O₁₂在NaOH或KOH碱性环境与1g硝酸锶和2mL酞酸丁酯磁力搅拌混合，200℃条件下水热lh～8h，冷却、过滤、干燥、600℃热处理后得到Bi₄Ti₃O₁₂/SrTiO₃光催化复合粉体材料；

所述光催化复合粉体材料是化学式为Bi₄Ti₃O₁₂的基体与化学式为SrTiO₃的光催化复合粉体材料；

Bi₄Ti₃O₁₂基体材料为圆片状外形，直径3-5μm，厚度0.5μm，SrTiO₃颗粒直径为100-200nm，包裹在基体表面和分布在基体之间。

上述的制备方法中，所述的熔盐为KCl-NaCl。

上述的制备方法中，所述碱性环境为NaOH。

上述的制备方法中，优选的，所述电阻炉的炉内气氛为空气气氛、惰性气体保护气氛或真空。

与现有技术相比，本发明的优点在于：