[发明专利]一种磷酸银/银/二氧化钛纳米花复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种磷酸银/银/二氧化钛纳米花复合材料制备的方法。本发明制备的磷酸银/银/二氧化钛纳米花复合材料由超微磷酸银纳米颗粒、银纳米颗粒和二氧化钛纳米花三组分复合而成一种Z‑Scheme异质结构。二氧化钛纳米花由超薄二氧化钛纳米片自组装形成，提供大比表面积且富含大量氧空位。少量的银离子被二氧化钛纳米花氧空位还原，并且均匀还原沉积在其表面，两者之间具有紧密的界面接触，然后，利用简单化学共沉淀法，在银纳米颗粒的表面包覆一层磷酸银纳米颗粒。本发明提供的磷酸银/银/二氧化钛纳米花复合材料是一种高效，稳定的光电转化材料，采用简单化学制备方法，其制备过程简单，反应条件容易控制，适用于大规模制备和工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种磷酸银/银/二氧化钛纳米花复合材料及其制备方法与应用，属于纳米材料和光催化技术领域。

背景技术

能源问题是人类赖以生存和发展重要的一种资源。太阳能具有清洁、廉价、可再生等优点，因此高效快捷地利用、转化和存储太阳能是人们努力的目标。半导体光催化技术正是以太阳能的化学转化与储存为核心，通过利用半导体材料吸收太阳能，并将太阳能转化成其它无污染以及可再生的新能源被认为是目前解决人类能源危机的主要手段之一。

磷酸银作为一种新型的可见光响应半导体光催化材料广泛应用于水处理、光解水、废气处理和抗菌等领域。它具有光催化活性高、形貌可调等优点，光催化分解水的量子效率高达90％，析氧速率分别是钒酸铋和氧化钨的3倍和8倍，使得其具备重要的研究意义和使用前景。但是，其银离子容易被自身光激发的光生电子还原成银单质，导致磷酸银失去活性，因此，极大限制其光催化活性。

过去几十年，二氧化钛被最为广泛应用于光催化领域，但是，由于二氧化钛光谱响应范围窄，光利用率低以及其光生载流子复合严重等问题，限制其大规模的产业化。目前，大量的科研工作者通过各种策略来提高二氧化钛的光催化性能，主要的方法有形貌调控、贵金属沉积以及半导体复合。其中，制备合适尺寸的二氧化钛分级纳米花结构的纳米材料被认为是提高二氧化钛光催化性能的新策略，由于其表现出独特的物理化学性质：较低的光反射率、较好提高物理光吸收、拥有提供更多反应位点和活性位点等优点。可以在一定程度上拓宽了二氧化钛的光吸收范围并提高了其光生载流的寿命。这使其在光催化领域的应用备受关注。另外，二氧化钛与其他半导体复合构建异质结构被认为是最有效提高二氧化钛光催化活性的方式。比如在二氧化钛表面沉积磷酸银构建异质结构可以在两者之间构建光生载流子分离通道，有效提高其光催化活性

利用二氧化钛纳米花表面的氧空位缺陷还原银离子成为银纳米颗粒沉积在二氧化钛纳米花表面，然后，通过化学共沉淀法在二氧化钛纳米花表面的银纳米颗粒表面沉积一层磷酸银。构建核壳结构的特殊的Z-Scheme结构，银纳米颗粒作为电子空穴传输体，使二氧化钛纳米花中的电子与磷酸银中的空穴发生复合而湮灭，留下超强氧化还原能力的光生电子和空穴，该法操作简单、无毒、高效以及具有可大面积生产的可能性。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，提供一种磷酸银/银/二氧化钛纳米花复合材料的制备方法，解决了现有技术中二氧化钛光吸收不足，光利用率低，磷酸银稳定性差以及光催化剂回收困难等问题。

本发明采用如下技术方案；一种超微纳米磷酸银/银/二氧化钛纳米花复合材料的制备方法，所述步骤如下：

步骤1：先将异丙醇加入到二乙烯三胺中，搅拌均匀，再加入二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯，异丙醇、二乙烯三胺和二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的体积比为1260～2520:1～10:45～360，搅拌均匀，倒入反应釜中，200～220℃条件下，溶剂热处理24～36小时，洗涤，干燥，将得到纳米材料以1～10℃/min升温到退火温度，退火温度为450℃，退火时间为2小时，得到前驱体富氧空位二氧化钛纳米花材料。