[发明专利]高纯度Ag负载TiO2全介孔纳米纤维

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机半导体光电材料，特别是高纯度Ag负载TiO₂全介孔纳米纤维。

背景技术

TiO₂具有化学性质稳定，无毒，原料来源丰富等优点，被广泛应用于环保、化工、电器、太阳能电池、医药等众多领域。其中TiO₂材料在光催化技术中的应用是当前研究的热点之一，如利用TiO₂的光催化活性降解水中的有机污染物、杀菌、光解水制氢等。然而，纯相TiO₂材料在光催化反应的过程中产生的光生电子-空穴对极易复合，光催化效率较低。鉴于此，研究者们采用了很多方法对其改性，其中通过在TiO₂表面沉积Ag纳米颗粒，两者界面处形成肖特基势垒，负载的金属Ag纳米颗粒作为电子陷阱，降低了光生电子-空穴对复合的几率，从而达到提高其光催化效率的目的。目前，已经有大量的研究工作对Ag修饰TiO₂进行了报道，但现有的合成方法大多集中于通过还原剂和稳定剂使Ag粒子还原并负载于传统TiO₂纳米粉体材料的表面，比表面积较低，负载Ag纳米颗粒的尺寸不能精细调控，光吸收能力有限等，Ag负载TiO₂复合材料的优越性得不到有效发挥。而全介孔结构的TiO₂纳米纤维具有高表面积，光吸收能力强等优点，是一种理想的Ag负载载体结构候选，目前关于Ag负载TiO₂全介孔纳米纤维的制备还未见报道。

同时，TiO₂是目前研究最为广泛且最有前途的光催化剂材料，在有效光源的激发下可以应用在净化空气，分解水制氢，污水处理，杀菌等光催化反应领域。然而，传统的TiO₂光催化剂常常存在光催化效率低和稳定性差等缺点，很大程度上限制了其实际应用。因此，TiO₂光催化剂改性成为了目前研究者们广泛关注的焦点问题，主要的方法集中在形貌结构和组分优化等。全介孔结构的TiO₂纳米纤维光催化剂具有较高的比表面积和典型的一维构造，光催化效率和稳定性得到了显著改善和提高，成为了TiO₂光催化剂形貌结构优化的一个重要的研究方向。但是，纯相TiO₂光催化剂包括TiO₂全介孔纳米纤维光催化剂具有紫外光响应，太阳能利用率很低，并且光生电子-空穴对极易复合，仍无法应用到实际生产生活中。研究表明，Ag纳米颗粒负载到TiO₂光催化剂的表面可以宽化其光响应范围且有效抑制光生电子与空穴的复合，在组分改性TiO₂光催化剂研究领域受到了极大的关注。已有大量的研究工作对Ag修饰TiO₂进行了报道，但现有的制备方法合成的Ag负载TiO₂光催化剂常常为纳米粉体结构，仍存在比表面积低和稳定性差等瑕疵，使Ag负载TiO₂复合材料的优越性得不到有效发挥。由以上分析可知如能制备Ag负载TiO₂全介孔纳米纤维光催化剂将从两个方向整体对TiO₂光催化剂进行优化和改性，协同强化其光催化性能。因此，探索一种简单的工艺手段制备Ag负载TiO₂全介孔纳米纤维光催化剂显得尤为总要，为其在光催化领域的应用提供科学依据和技术支撑。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开的高纯度Ag负载TiO₂全介孔纳米纤维，工艺简单，生产方便，产品质量稳定性好，纳米纤维具有稳定有序的表面介孔结构，灵敏度高。

本发明公开的高纯度Ag负载TiO₂全介孔纳米纤维，纳米纤维主要组成元素为Ti、O和Ag，

所述纳米纤维具有多孔结构，所述多孔结构的孔包括介孔；

其中Ti、O元素在纳米纤维中的主要表现形式为TiO₂，Ag为负载元素形成于纳米纤维表面或多孔结构中。

本发明公开的高纯度Ag负载TiO₂全介孔纳米纤维的一种改进，纳米纤维具有多孔结构且多孔结构的孔均为介孔。

本发明公开的高纯度Ag负载TiO₂全介孔纳米纤维的一种改进，具有介孔结构的纳米纤维的比表面积为45-55m²/g，介孔的孔径平均为3-20nm。

本发明公开的高纯度Ag负载TiO₂全介孔纳米纤维的制备方法，包括如下步骤，