[发明专利]一种仿蛾眼纳米结构的黑色二氧化钛纳米复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种仿蛾眼纳米结构的黑色二氧化钛纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳布浸入浓硝酸中进行预处理，得到预处理碳布；

(2)将所述步骤(1)得到的预处理碳布浸入钛源溶液进行吸附反应，得到吸附钛碳布；

(3)将所述步骤(2)得到的吸附钛碳布进行退火处理，得到二氧化钛种子层碳布；

(4)将所述步骤(3)得到的二氧化钛种子层碳布浸入混合生长溶液中，进行水热反应，得到仿蛾眼纳米结构的二氧化钛纳米复合材料；

(5)在惰性气体的条件下，将所述步骤(4)得到的仿蛾眼纳米结构的二氧化钛纳米复合材料与还原剂混合进行氧化还原反应，得到仿蛾眼纳米结构的黑色二氧化钛纳米复合材料；

所述步骤(4)中混合生长溶液由钛酸四丁酯、去离子水和浓盐酸按照体积比1～3：15～30：15～30混合制成。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中钛源溶液的浓度为0.05～0.2mol/L。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碳布、浓硝酸、钛源溶液和混合生长溶液的用量比为0.10～0.60g：40～120mL：50～130mL：31～93mL。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中退火处理的温度为320～380℃，时间为10～30min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中水热反应的温度为150～170℃，时间为15～20h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中仿蛾眼纳米结构的二氧化钛纳米复合材料与还原剂的质量比为1～3：2～5。

7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中氧化还原反应的温度为530～580℃，时间为4～6h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，重复步骤(2)3～5次。

9.权利要求1～8任一项所述制备方法得到的仿蛾眼纳米结构的黑色二氧化钛纳米复合材料，所述仿蛾眼纳米结构的黑色二氧化钛纳米复合材料的比表面积为80.72～92.31m²/g，蒸汽转化效率为89～96％，蒸汽转化速率为1.37～1.573kg·m^-2·h^-1，在光照的条件下，100min内可以催化降解96％的有机污染物。

10.权利要求9所述的仿蛾眼纳米结构的黑色二氧化钛纳米复合材料在太阳能蒸汽化和光催化降解领域中的应用。