[发明专利]一种模板法制备TiO

说明书

本发明公开了一种模板法制备TiO₂@Au核壳结构的方法，包括如下步骤：模板法制备PS@Au，在PS@Au外包覆一层无定形的二氧化钛得到TiO₂@PS@Au，将TiO₂@PS@Au煅烧得到TiO₂@Au。使用PS为模板，将Au包覆在TiO₂中，在煅烧后可以得到均匀稳定的TiO₂@Au核壳结构，有良好的分散性。这种核壳结构为中空结构，质量轻，在同等质量下可以有较大的表面积。纳米金能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性，可用于生物催化、生物传感方面，本发明得到的TiO₂@Au可以作为一种酶反应器，相比于单纯的以二氧化钛为载体，可以避免纳米金在后续反应中脱落，可以发挥二氧化钛半导体的优势，提高整体催化效率。

技术领域

本发明涉及一种模板法制备TiO₂@Au核壳结构的方法，通过PS合成均一作为模板制备出一种尺寸均一的TiO₂@Au核壳结构。

背景技术

二氧化钛作为一种半导体材料，目前已经广泛应用于光催化领域，但由于其具有较宽的禁带宽度和电子空穴复合的机率比较高，导致其在光催化性能上并没有很大的提高。因此，掺杂贵金属和提高高能面制备比例成为比较热门的提高二氧化钛光催化性能的方法。将金掺杂在二氧化钛里面，一来可以提高其吸收紫外光的区域，二来可以使其电子空穴得到有效的分离；而提高高能面的比例主要是可以使其在接受光照时产生更多的电子和空穴从而达到提高性能的目的。因此我们选择制备TiO2@Au核壳结构的方法来掺杂贵金属。Au对生物有很好的吸附作用，可以用于生物催化，作为一种酶反应器，Au外面包覆的二氧化钛可以起到保护作用。

TiO₂@Au属于无机-无机核壳结构。无机-无机核壳结构主要有两种制备方法：种子沉积法和水热法。种子沉积法的中心为壳里面包埋的无机核材料，可以选择对核材料预处理或者不做处理，将其溶解于含有壳材料的溶液中，采用一定的方法使壳材料沉淀。而溶液中存在搅拌、吸附、表面活性、晶格缺陷等物理作用，使沉淀能在核表面进行沉积，生长，最终壳材料生长成球形完成对核材料的包埋。采用沉积法进行核壳纳米材料的制备，简单、方便、成本低，但也有重大缺陷。使用此方法若无严格的理论基础或形成机理，比如键合作用、凝聚作用、静电作用等，能不能制备出包覆完整、形貌较好的核壳纳米颗粒无法肯定。因此，该方法并不成熟。水热法制备无机纳米颗粒的机理，通常被认为是在密闭高压釜内高温、高压环境中，采用水作为反应介质，使通常难溶或不溶的前驱物溶解，从而使其反应和结晶。但水热法反应周期长，反应过程在封闭的系统中进行，对反应过程不能进行直接观察。本实验采用油浴法，改善了容器热传递性能，使容器中加热物质受热均匀，并且可以随时观察和取样。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种处理效果好的模板法制备TiO₂@Au核壳结构的方法，采用本发明可以合成出具有核壳结构的TiO₂@Au，不同于传统的二氧化钛复合贵金属的制备方法，利用水热法，使用聚苯乙烯为模板，聚乙烯吡咯烷酮作为连接剂，通过调整反应中各反应物的相对含量即可合成TiO₂@PS@Au，烧去PS后可得到具有核壳结构的 TiO₂@Au。制备出的TiO₂@Au在二氧化钛复合贵金属的光催化性能领域有重要作用，相比于一般自组装合成出的样品，本发明制备的TiO₂@Au尺寸均一，其单分散性也很好。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种模板法制备TiO₂@Au核壳结构的方法，其特征在于，包括如下步骤：模板法制备PS@Au，在PS@Au外包覆一层无定形的二氧化钛得到TiO₂@PS@Au，将TiO₂@PS@Au煅烧得到 TiO₂@Au。