[发明专利]一种三氧化钼掺杂二氧化钛纳米光催化剂的制备方法

说明书

本发明的一种MoO₃掺杂TiO₂纳米光催化剂粉末的制备方法，属于水热法制备复合粉末的一种技术应用。目前制备TiO₂粉体存在的问题有：粉体粒度不可控、分散性差，易于引入杂质等。该MoO₃掺杂TiO₂纳米光催化剂粉末制备方法包括：将四钼酸铵和钛酸四丁酯与过量的稀硝酸放入高压水热釜中进行水热反应。将水热产物经过搅拌、静置、清洗、抽滤，最后干燥即可得到纳米MoO₃掺杂TiO₂光催化剂粉末。本发明的优势在于采用水热法分别同时生成三氧化钼和二氧化钛，混合时，两种材料的纳米颗粒均匀混合缠结在一起，彼此相互阻碍晶粒长大与颗粒团聚，得到纳米或亚微米级、且分散性良好的MoO₃掺杂TiO₂光催化剂粉末。

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备技术领域，具体的说是一种MoO₃掺杂TiO₂纳米光催化剂粉末的制备方法，属于水热法制备复合粉末的一种技术应用。

背景技术

TiO₂因其氧化能力强、光催化活性高、物化性质稳定、无毒等优点而被广泛应用于空气净化、废水处理和杀菌自清洁等领域。在常温常压和催化剂的作用下，将有机污染物完全氧化至CO2、H2O以及无毒产物，是环境治理的有效手段，其原理是当能量大于或等于带隙的光照射到半导体时，半导体微粒吸收光能产生电子-空穴对，空穴可以夺取半导体颗粒表面的吸附物质或溶剂中的电子，使原本不吸收光的物质被活化并被氧化，电子受体通过接受表面电子而被还原。但是TiO₂是宽禁带半导体结构（Eg=3.2eV），只有波长较短的太阳光（λ<387nm）才能被吸收，而这部分紫外线只占到达地面太阳光的4%~6%，太阳能利用率很低，此外，光催化反应中光生载流子复合几率高、不易回收、重复利用率低等问题，限制了其工业化进程。

MoO₃是一种N型半导体材料，具有不连续的能带结构，在光催化领域有着广阔的应用前景。然而，目前现有技术制备光催化剂的技术中，存在制备出的催化剂粉末粒度大小不可控，颗粒分散性差，引入杂质含量高，两种物料的混配性差，同种物料颗粒易团聚等缺点。同时，在目前报道中，尚没有将二者进行复合来制备光催化剂的成功案例，这使得本工作具有一定的创新性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种MoO₃掺杂TiO₂纳米光催化剂粉末的制备方法，其步骤简单、操作方便，原料成本低，过程可控，安全环保。制备得到的成品纳米MoO₃掺杂TiO₂光催化剂粉末粉末粒度均匀、分散性好，混配织构形貌理想，纯度高，使产品具有优异的光催化性能。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种MoO₃掺杂TiO₂纳米光催化剂粉末的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、以边搅拌边滴加的方式，在600~1200r/min的搅拌速率下，取钛酸四丁酯滴加入稀硝酸溶液中，直至所得混合溶液中钛酸四丁酯的最终浓度为0.02 ~0.2mol/L，备用；

步骤二、取四钼酸铵盐加入步骤一制得的混合溶液中，充分搅拌混合后，制得反应液原料，备用；

步骤三、将步骤二制得的反应液原料转置于具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热釜中，之后，将水热釜放入干燥箱内，控制干燥箱以3~5 ℃/min的升温速率升温至150~200 ℃，进行水热反应15~20 h，得到水热产物，备用；

步骤四、对步骤三制得的水热产物进行搅拌、抽滤，取滤渣，之后，对所得滤渣反复进行多次加水、搅拌和抽滤处理，并将最终所得滤渣进行真空烘干，制得干燥粉体，备用；