[发明专利]一种制备不同形貌金红石TiO2光催化剂的方法

说明书

一种制备不同形貌金红石TiO₂光催化剂的方法，首先，以质量分数为50％的水溶性二(2‑羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛溶液为钛源前驱体溶液，将前驱体溶液置于密闭反应釜高温反应，然后，将反应后得到的样品冷却至室温后，离心，倒出上清液，加入去离子水洗涤，过滤，最后，再将过滤后的样品置于真空干燥箱中干燥，即得目标产物金红石相TiO₂，能够通过温度实现对金红石相TiO₂形貌的调控，制备的金红石相TiO₂晶型好、纯度高，具有成本低、条件温和、工艺简单的特点。

技术领域

本发明属于光催化纳米材料领域，特别涉及一种制备不同形貌金红石TiO₂光催化剂的方法。

背景技术

二氧化钛作为最常见的光催化材料，因其自身无毒、稳定性好，可重复使用等优点而在环境治理和能源开发等方面得到普遍的关注，并在光催化制氢、太阳能电池、锂电池、光催化降解有机污染物等方面有广泛的应用。且在紫外光作用下可有效地降解水体中的污染物。然而，纳米二氧化钛光催化剂在实际应用中存在一些缺陷，纳米二氧化钛的带隙较宽，只能吸收部分紫外辐射，而对太阳能的利用率较低，大约为5％；另一方面，光生电子和空穴复合率较高，导致光生载流子效率较低。这两种缺陷的存在，一定程度上限制了纳米二氧化钛在光催化中的应用。

鉴于二氧化钛的缺陷，赋予二氧化钛一种新的存在形式，新的形貌结构使其具有一定的孔道结构，较大的比表面积，进而提高二氧化钛的光催化活性能，具有普通二氧化钛无法比拟的优势。目前，制备二氧化钛的方法主要有模板法、电化学阳极氧化法、水热法等。其中模板法虽然工艺简单，但是反应时间长且需要后续处理去除模板，而电化学阳极氧化法反应时间短、制备的晶体结晶性好，但成本较高，工艺复杂。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备不同形貌金红石TiO₂光催化剂的方法，能够通过温度实现对金红石相TiO₂形貌的调控，制备的金红石相TiO₂晶型好、纯度高，具有成本低、条件温和、工艺简单的特点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种制备不同形貌金红石TiO₂光催化剂的方法，步骤如下：

步骤1：以质量分数为50％的水溶性二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛溶液为钛源前驱体溶液，将前驱体溶液3-8mL置于密闭反应釜高温反应，于温度240-260℃下反应10-20h；

步骤2：将步骤1反应后得到的样品冷却至室温后，离心，倒出上清液，加入去离子水洗涤，过滤；

步骤3：将步骤2过滤后的样品置于真空干燥箱中，于温度40-80℃下干燥6-12h，即得目标产物金红石相TiO₂。

所述步骤1密闭反应釜容量为100mL或50mL。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

本发明基于水热合成法形成单晶的原理，以水溶性二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛溶液作为钛源，再利用一步水热法通过温度变化对金红石相TiO₂形貌进行调控，八面体形貌主要暴露的是(111)面，通过形貌控制，去顶八面体出来暴露的是(111)晶面外，顶部主要暴露的是(001)晶面，而(001)晶面具有较高的表面能，是高活性表面，因此去顶八面体形貌的金红石想TiO₂具有较高的光催化活性。制备的金红石相TiO₂晶型好、纯度高，具有成本低、条件温和、工艺简单的特点。

通过本发明所示方法获得的微孔或介孔二氧化钛在紫外可见光下对亚甲基蓝等有机污染物有较高的降解效率，具有一定的实际应用的价值。

附图说明