[发明专利]一种二维纳米结构TiO2光催化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有二维纳米结构的TiO₂光催化材料的制备方法，具体是一种玻璃纤维布负载TiO₂光催化剂制成的二维纳米结构光催化材料的制备方法，属于纳米催化材料领域。

背景技术

光催化剂在光照射下可以生成光生电子——空穴对，生成具有氧化还原能力的·OH和·O^2-等高活性基团，从而对污染物进行降解同时自身不发生变化。TiO₂的禁带宽度为3.2eV，不需要过多能量的紫外光照射就可以激发形成电子——空穴对；此外，TiO₂在光催化反应中不仅具有高活性而且对有机物还具有高吸附性，因而，是被广泛用作光催化材料。专利CN201410358021报导了一种二氧化钛空心纳米球的制备方法，该方法以二钛酸二异丙酯作为钛源，在O-SiO₂纳米颗粒外层均匀包覆后，利用O-SiO₂模板在碱性环境中的自发溶解和壳层的协助刻蚀作用，实现了一步合成二氧化钛空心纳米结构。专利CN104192899A公开了一种TiO₂颗粒的制备方法，该方法将钛源与碱溶液混合后经水热反应得到钛酸钠，再将钛酸钠通过酸交换得到钛酸，然后通过水热反应得到TiO₂颗粒。专利CN104056611A公开了一种纳米TiO₂的制备方法，该方法将钛醇盐直接水解形成水合钛酸沉淀，然后加入双氧水溶液得到钛络合物溶液或钛络合物胶体，最后经水热反应获得纳米TiO₂。虽然现有报导的各种形态和结构的TiO₂都显示出良好的光催化活性，但这些光催化材料多是零维的TiO₂纳米粉体，在实际应用过程中这些粉状的TiO₂光催化剂悬浮于水中，不易分离回收，导致其难以反复利用，并会造成二次污染，严重限制了TiO₂光催化材料的广泛应用。专利CN102899623A报导了一种纺织材料上沉积纳米TiO₂薄膜的方法，该方法以高纯金属Ti靶为靶材，经预处理的纺织材料为基材，采用直流反应磁控溅射方法制备了纺织材料基纳米TiO₂薄膜，但该方法需要大型的磁控溅射仪器，制备工艺较为复杂，同时成本和能耗也较高。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种以玻璃纤维布为载体制成的具有二维纳米结构的负载型TiO₂光催化材料的制备方法。

本发明是这样实现的，一种二维纳米结构的负载型TiO₂光催化材料的制备方法，主要包括以下步骤：(1)玻璃纤维布的预处理；(2)玻璃纤维布表面液相沉积TiO₂；(3)二维纳米材料的后处理。

一种玻璃纤维布负载TiO₂复合光催化材料的制备方法，其特征在于步骤如：

(1)玻璃纤维布的预处理：

将玻璃纤维布置于质量分数为98％的浓硫酸与质量分数为30％的过氧化氢混合溶液中浸泡20～60min，，所述浓硫酸与过氧化氢溶液的体积比为3:1，用去离子水清洗3～5次；将清洗后的玻璃纤维布放入浓度为0.1～1.5mol/L的盐酸中浸泡10～60min，再用去离子水清洗至中性；

(2)玻璃纤维布表面液相沉积TiO₂

称取一定量的氟钛酸铵和硼酸，其中氟钛酸铵与硼酸物质的量的比为1:2～3，磁力搅拌下溶解至去离子水中，其中氟钛酸铵的浓度为0.1～0.5mol/L，硼酸的浓度为0.2～1.5mol/L；将溶液置于60～80℃水浴中，用氨水调节溶液的pH为5.0～6.5；将预处理后的玻璃纤维布置于上述溶液中反应20～90min；

(3)二维纳米材料的后处理

将步骤(2)得到的样品置于干燥箱中于60～120℃下干燥8～12h；将干燥后的样品置于马弗炉中于450～650℃下退火处理2～5h。

利用本发明的液相沉积法很容易将TiO₂负载到玻璃纤维布上，其制备工艺简单，不需要大型仪器和溶胶凝胶法、水热法等复杂操作，且制备过程易于控制，容易实现工业化生产。制备的二维结构纳米材料可用于降解有机物，便于回收重复使用。