[发明专利]一种SiO2@TiO2:Sm3+发光及光催化双功能复合材料及其制备方法

说明书

一种钐离子掺杂的SiO₂@TiO₂:Sm³⁺发光及光催化双功能复合材料及其制备方法，属于无机双功能材料技术领域。其首先是制备SiO₂粉体，再制备SiO₂@TiO₂:Sm³⁺复合材料，将该复合材料煅烧后即得SiO₂@TiO₂:Sm³⁺发光与光催化双功能复合材料。随着反应过程中加入水量的降低，钛酸四丁酯的水解速率减慢，TiO₂纳米粒子可以均匀的包覆SiO₂表面上，因此，发光强度大大提高，样品显示橙红光，且样品拥有良好的光催化性能。在紫外光照射30min后，样品甲基橙的降解率达到73.3％。本发明具有工艺简单、生产成本低、易于控制，适合大批量生产等特点。所得产品性能优良，为以后稀土掺杂复合材料应用于发光与光催化领域提供了可能。

技术领域

本发明属于无机双功能材料技术领域，具体涉及一种钐离子掺杂的 SiO₂@TiO₂:Sm³⁺发光及光催化双功能复合材料及其制备方法。

背景技术

二氧化钛由于其特殊的晶体结构，优良的热力学性能及环境稳定性等特点被广泛的应用于催化，发光，太阳能电池以及稀土掺杂基质材料等领域。近年来，稀土掺杂TiO₂材料在催化及发光领域的应用已经成为研究的热点之一。但是，纯TiO₂作为主体在应用中存在一些问题：易团聚，成本高，易失活。如果加入廉价的SiO₂制备出SiO₂与TiO₂复合材料，则可以很好的分散TiO₂，同时生成新的催化位点，提高其应用价值。此外，稀土掺杂材料由于独特的4f电子层结构，使其成为高性能的发光材料。更重要的是，在催化领域中，稀土离子的存在抑制了光生电子与空穴的复合，从而在产生发光的同时提高样品的光催化性能。

现有的稀土SiO₂@TiO₂复合材料的制备方法主要有以下几种：

(1)溶胶-凝胶法(1.Jin-Lin Hu，Hai-Sheng Qian，et al.Synthesis ofmesoporous SiO₂@TiO₂core/shell nanospheres with enhanced photocatalyticproperties[J].Particle&Particle Systems Characterization,2013,30(4): 306-310.

2.Li X,He J.Synthesis of raspberry-like SiO₂–TiO₂nanoparticles towardantireflective and self-cleaning coatings[J].ACS applied materials&interfaces, 2013,5(11):5282-5290.)；

(2)溶解及重沉积法(Oh W K,Kim S,Choi M,et al.Cellular uptake,cytotoxicity,and innate immune response of silica-titania hollownanoparticles based on size and surface functionality[J].Acs Nano,2010,4(9):5301-5313.)；