[发明专利]一种可见光响应的层状钛酸光催化剂及其过氧化改性方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料领域，具体涉及一种可见光响应的层状钛酸光催化 剂及其过氧化改性方法和应用。

背景技术

由于层状结构的钛酸(H_1.07Ti_1.73O₄，H₂Ti₄O₉，H₂Ti₃O₇，H₂Ti₅O₁₁，H_0.67Ti_1.83O₄等)具有开放性结构，国内外学者将研究重点主要集中在剥离层状钛酸，从而 合成二维层状钛酸纳米片或二维纳米二氧化钛的衍生物纳米片，这些二维的材 料具有优异的性能。由于层状钛酸本身的禁带宽度较大，只能对紫外光响应， 并不能很好的应用于光催化领域，大多数学者主要还是将其与其它半导体组成 异质结应用于光催化，这也限制了它在光催化领域的应用。

富氧二氧化钛被发现具有较好的可见光光催化活性。(Chem.Commun. 2014,50,6923-6926)目前，制备富氧二氧化钛氧化的方法主要是通过热处理 钛的过氧化物干凝胶来获得的。(Adv.Funct.Mater.2011,21,3744-3752)首先 H₂O₂水溶液与钛酸丁酯反应生成可溶性钛的过氧化物，然后经过干燥即得到钛 的过氧化物干凝胶。但是，用H₂O₂水溶液处理二氧化钛晶粒就不能生成富氧 二氧化钛，而是在二氧化钛晶粒表面生成一些Ti-O-O-配位键。这是由于二氧 化钛是一个实心结构，H₂O₂分子不能进入到二氧化钛晶粒内部造成的。

目前将层状钛酸应用于光催化领域有很多，由于其禁带宽度较大 (Eg＝3.1～3.5eV)，只在紫外光条件下具有光催化活性。紫外光在太阳光谱中 仅占约5％，为了提高层状钛酸对太阳光的利用率，目前主要是通过对层状钛 酸盐进行固相高温掺杂或者与其它半导体进行异质复合来实现的。但这些方法 改性速度慢，工艺复杂，不易控制，不适合大批量生产。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种可见光 响应的层状钛酸光催化剂及其过氧化改性方法和应用，该方法可以提高层状钛 酸在可见光下的光催化性能，达到对层状钛酸可见光响应的过氧化改性目的。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种可见光响应的层状钛酸光催化剂的过氧化改性方法，将 层状钛酸白色粉体加入到H₂O₂水溶液中，搅拌反应后，过滤，用去离子水洗 涤，干燥，得到可见光响应的层状钛酸光催化剂黄色粉体。

所述层状钛酸白色粉体为具有层状开放结构的钛酸盐，如H_1.07Ti_1.73O₄、 H₂Ti₄O₉、H₂Ti₃O₇、H₂Ti₅O₁₁、H_0.67Ti_1.83O₄等。

所述的层状钛酸白色粉体与H₂O₂水溶液的用量比为(0.5～1)g：(50～200) mL。

所述的H₂O₂水溶液的质量浓度为15％～35％。

所述的搅拌时间为1～10min。

所述的干燥温度为40～80℃。

本发明还公开了采用上述的方法制得的可见光响应的层状钛酸光催化剂， 该可见光响应的层状钛酸光催化剂的TiO₆八面体层间存在Ti-O-O-配位键。

该可见光响应的层状钛酸光催化剂的禁带宽度为2.2～2.5eV。

本发明还公开了上述可见光响应的层状钛酸光催化剂在降解环境污染物 或有机物方面的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：