[发明专利]一种一维TiO2/SiO2纳米光催化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，尤其涉及一种一维TiO₂/SiO₂纳米光催化材料的制备方法。

背景技术

伴随着经济的快速发展，水污染问题日益凸显，工业废水排放的有机污染物已对生态安全和人类的建康构成了威胁。目前，去除工业废水中有机污染物的主要方法包括气浮法、吸附法、化学氧化法以及生物处理技术等，但这些方法和人们期待的高效、经济、绿色的有机物污染物处理技术的目标还有很大差距。

二氧化钛是一类非常有趣的半导体材料，当一束合适波长的光照射在其表面时，处于价带的电子受激发跃迁到导带上去，从而分别在导带和价带上产生可移动的高活性光生电子(e^-)和空穴(h⁺)。导带电子是良好的还原剂，价带空穴是良好的氧化剂，大多数光催化氧化反应便是直接或间接利用空穴的氧化能力。利用光能和二氧化钛材料的光催化氧化能力降解工业废水中的有机污染物，作为一种绿色、节能、环保的治污手段，在环境治理领域具有光明的前途。

二氧化钛的催化能力与其形貌、尺寸和表面性质有关(参见Ma,Y. 等，《能源与环境科学》，2012,5：6345；和Sun,Z.等，《美国化学会志》，2011,133：19314.)，当二氧化钛的尺寸减小到纳米尺度时，由于量子限域效应，会使得纳米二氧化钛粒子的电子/空穴传输性质、电子能带结构等发生改变，具体地，比表面积增大和反应位点增多可有效提高半导体表面氧化还原反应速率和对光的吸收转化效率(参见Yang,H. G.等，《自然》，2008,453：638)。但在实际应用中发明人发现，当二氧化钛尺寸减小到纳米尺度时，其团聚现象会直接导致有效比表面积的减少，并且，在回收过程中，对于纳米尺度的粒子而言困难更大，从而导致应用成本增加。

因此，能够研究开发出高效、经济的废水处理技术，能够减少工业废水排放中有机污染物含量，尤其是阳离子有机污染物含量，成为当前环境治理中急迫且非常重要的议题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一维TiO₂/SiO₂纳米光催化材料的制备方法，能够减少工业废水排放中有机污染物含量。

本发明提供了一种一维TiO₂/SiO₂纳米光催化材料的制备方法，包括：

向有机溶剂中加入二氧化硅前驱体和二氧化钛前驱体，搅拌均匀，得到前驱体溶液；

将所述前驱体溶液滴加到一维自组装体溶液中，继续搅拌并置于室温下静置，待静置后进行离心处理，得到白色沉淀；

将白色沉淀在酸性溶液中进行加热，待除去一维自组装体后，洗涤处理，干燥，得到一维TiO₂/SiO₂纳米光催化材料。

优选的，所述二氧化硅前驱体和二氧化钛前驱体的摩尔比为1:1-1:15。

可选的，所述一维自组装体溶液的配制方式包括：

将两亲性有机分子分散在水中，超声分散，置于室温放置，得到一维自组装体溶液。

可选的，所述两亲性有机分子的一端为含有可形成氢键的疏水单元，另一端为含有碱性基团的亲水单元，其中，所述碱性基团选自伯胺基、叔胺基、胍基和咪唑基中的至少一种。

优选的，所述离心处理的转速为3000-10000rpm，时间为5-40分钟。

优选的，将白色沉淀在30℃-80℃的酸性溶液中加热0.5-6小时，以除去一维自组装体。

可选的，所述洗涤处理具体包括交替使用纯水、无水乙醇清洗白色沉淀。

可选的，所述二氧化钛前驱体选自钛酸正丁酯、钛酸异丙酯、二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛中的至少一种；所述二氧化硅前驱体选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸、硅酸钠中的至少一种。

一种如上述技术方案中任一项所述的一维TiO₂/SiO₂纳米光催化材料的制备方法所制备得到的一维TiO₂/SiO₂纳米光催化材料。

一种如上述技术方案所述的一维TiO₂/SiO₂纳米光催化材料在选择性催化降解有机污染物中的应用。