[发明专利]一种多孔层状结构钛酸粒子及其制备方法

说明书

本发明公开的一种多孔层状结构钛酸粒子及其制备方法，属于纳米材料制备领域，包括：1)将层状结构钛酸粒子加入到Ba(OH)₂水溶液中，经水热处理后，过滤、洗涤、干燥，得到白色粉体；2)将白色粉体浸入稀盐酸溶液中，搅拌处理后，过滤、洗涤、干燥，得到多孔层状结构钛酸粒子。本发明我们以层状钛酸为前驱体，利用其结构特点，通过水热和酸处理来合成表面具有多孔结构的层状钛酸，有效地改善层状钛酸的光催化性能。

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，具体涉及一种多孔层状结构钛酸粒子及其制备方法。

背景技术

影响光催化材料的主要因素是光催化剂对太阳光光谱的吸收范围和光生电子和空穴的分离效率，但是还有其他因素影响着光催化材料的活性。例如光催化剂的晶粒尺寸、比表面积、暴露晶面、微观结构等，通过合成方法和工艺的改变可以有效地调控晶粒尺寸的大小，增大材料的比表面积，暴露活性面，合成层状结构催化剂，这些都可以改变光催化剂的物理或化学性质，从而改善其光催化性能。

层状化合物(如层状钛酸盐)近些年来越来越受到关注，尤其是在二维石墨烯及类石墨烯材料的发现后，越来越多的学者尝试着找出其它二维材料探究二维材料的优异性能。层状钛酸盐就是其中的一种，层状钛酸盐具有趣的层间离子交换能力，能够被有机大分子插层、剥离合成一系列钛基化合物，并且具有较大的比表面积，因此它被广泛地应用于光催化领域。目前国内外对层状钛酸盐的主要研究方向为将层状钛酸插层剥离并合成其它特定形貌的二氧化钛或钛酸盐等，如日本的Takayoshi Sasaki成功地用有机大分子铵将层状钛酸剥离开并于石墨烯复合(J.Am.Chem.Soc.2014,136(14):5491)。但这些方法都存在工艺复杂，反应周期长、不易控制，能耗高等缺点，不适合大批量生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔层状结构钛酸粒子及其制备方法，该方法操作简单，反应条件温和，对设备要求低，绿色环保；经该方法制得的多孔层状钛酸粒子具有较强的光催化性能。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种多孔层状结构钛酸粒子的制备方法，包括以下步骤：

1)将层状结构钛酸粒子加入到Ba(OH)₂水溶液中，经水热处理后，过滤、洗涤、干燥，得到白色粉体；

2)将白色粉体浸入稀盐酸溶液中，搅拌处理后，过滤、洗涤、干燥，得到多孔层状结构钛酸粒子。

优选地，步骤1)中，层状结构钛酸粒子与Ba(OH)₂水溶液的用量比为(0.5～1)g：30mL。

优选地，Ba(OH)₂水溶液的浓度为0.05～0.2mol/L。

优选地，步骤1)中，水热处理是在105～150℃下处理6～12h。

优选地，稀盐酸溶液的浓度为0.1～2mol/L。

优选地，步骤2)中，搅拌处理是在室温条件下搅拌处理2～12h。

优选地，步骤1)和步骤2)中的干燥均是在50℃下进行。

所述层状结构钛酸粒子为具有层状开放结构的钛酸粒子。

具有层状开放结构的钛酸粒子为H_1.07Ti_1.73O₄、H₂Ti₄O₉、H₂Ti₅O₁₁或H_0.67Ti_1.83O₄。

本发明还公开了采用上述的制备方法制得的多孔层状结构钛酸粒子，该多孔层状结构钛酸粒子的孔洞平均直径为50nm。