[发明专利]一种Ag/BaTiO3纳米管阵列异质光催化结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Ag/BaTiO₃纳米管阵列异质光催化结构及其制备方法。该方法是使用双通多孔阳极氧化铝为模板，以硝酸银作为Ti(OC₄H₉)₄的稳定剂，制备钛酸钡纳米管阵列；再采用溶剂蒸发法在钛酸钡纳米管阵列表面负载银纳米颗粒。本发明利用钛酸钡的纳米管阵列结构，使电荷载流子扩散路径被拉长，减少了光生电子和空穴复合，同时利用Ag纳米材料所具有的独特表面等离子体共振效应以及良好的导电性，构建Ag/BaTiO₃纳米管阵列异质光催化材料，提高了光生电子‑空穴的分离效率。

技术领域

本发明涉及一种Ag/BaTiO₃纳米管阵列异质光催化结构及其制备方法，属于纳米材料制备技术领域和光催化技术领域。

背景技术

钛酸钡是一种典型的钙钛矿型铁电体，多年来BaTiO₃的应用研究主要集中于换能器、敏感元件和电容器等领域。对钛酸钡纳米材料的制备主要为纳米晶，另外还有钛酸钡纳米棒、薄膜等。近年来，人们发现BaTiO₃作为钙钛矿型氧化物也是一类光催化剂，在紫外光或可见光照射下同样能产生光生电子和光生空穴，这使其在光催化领域具有广泛的应用前景，钛酸钡在光催化领域的应用对其形貌提出了新的要求。纳米管阵列结构可以使电荷载流子扩散路径被拉长，克服了常规金属氧化物光生电子和空穴易发生复合的缺点。阳极氧化铝模板法是制备纳米管阵列的常用方法，但是这种方法受到模板的限域作用，离子在模板通道内扩散速率慢，路径长，反应时间长，反应时间过长容易导致模板变形、断裂，反应物发生水解。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种Ag/BaTiO₃纳米管阵列异质光催化结构及其制备方法，对促进钛酸钡在光催化领域的应用具有重要意义。

实现本发明目的所采用的技术解决方案为：一种Ag/BaTiO₃纳米管阵列异质光催化结构及其制备方法，其步骤为：

a将阳极氧化铝模板用5wt％磷酸浸泡，去除底部致密的氧化铝阻挡层，得到双通的多孔氧化铝模板；将双通多孔氧化铝模板竖直插入到反应器中央并固定，使模板将反应器隔离成相等的两部分形成双向反应器，保证两侧的反应物只通过双通多孔氧化铝模板相互扩散；在双室反应器的一侧加入Ti(OC₄H₉)₄和硝酸银溶液；在双室反应器的另一侧加入与Ti(OC₄H₉)₄等浓度、等体积的硝酸钡溶液，两侧溶液的pH值都控制在4-6；在空气中静置4-10小时；取出模板，将表面擦拭干净并在红外灯下烘干，然后在马弗炉中以5℃每分钟的升温速率升温至750℃保温1小时，进行退火处理。用2mol/L的NaOH溶液除去产物中多余的阳极氧化铝模板(AAO模板)后得钛酸钡纳米管阵列；

b将步骤a制备的钛酸钡纳米管阵列粉末溶于去离子水，超声搅拌30min 形成浓度为0.5g/L-2g/L的钛酸钡悬浊液；

c将钛酸钡悬浊液与硝酸银溶液混合，超声搅拌1小时后加热至水分完全蒸发，并在450℃下煅烧得到Ag/BaTiO₃纳米管阵列异质光催化结构。

其中，步骤a所述的阳极氧化铝模板的孔径为50-200nm，所述的Ti(OC₄H₉)₄和硝酸钡溶液的浓度为0.01M，硝酸银溶液与Ti(OC₄H₉)₄溶液的摩尔比为1:10；

步骤c所述的硝酸银与钛酸钡的摩尔比为(0.1-1)：100。