[发明专利]一种SiC/TiO2复合光催化纳米颗粒的制备方法

说明书

一种SiC/TiO₂复合光催化纳米颗粒的制备方法，本发明属于光催化材料制备领域，它为了解决二氧化钛光催化效率较低的问题。制备方法：一、将纳米碳化硅粉末加入到无水乙醇中，超声分散均匀，得到纳米碳化硅悬浮液，然后加入钛酸四正丁酯，充分溶解后倒入去离子水中，磁力搅拌后得到前驱体溶液；二、将前驱体溶液装入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在140～180℃条件下反应得到反应液；三、收集反应液下层的沉淀固相物，经洗涤、干燥后研磨成粉末，得到SiC/TiO₂复合光催化纳米颗粒。本发明制备方法简单，得到的SiC/TiO₂复合光催化纳米颗粒通过TiO₂与SiC间形成的异质结，有效提升了光催化氧化性能。

技术领域

本发明属于材料制备领域，涉及一种SiC/TiO₂复合光催化纳米颗粒的制备方法。

背景技术

二氧化钛是一种重要的n型宽禁带半导体，其中锐钛矿相二氧化钛具有较高的光催化活性、良好的亲水性、较好的热稳定性、无毒无二次污染等独特性质，使之成为近些年最有潜力的绿色光催化剂。然而二氧化钛光催化技术也存在着许多制约其应用的问题，其中最关键的问题有两个：一是二氧化钛光生电子-空穴对复合率较高，使得光生空穴无法有效被H₂O或OH^-捕获形成羟基自由基(·OH)，降低了氧化性能和效率；二是二氧化钛的带隙较宽(3.0～3.2eV)，只能利用太阳频谱范围不到5％的紫外部分。目前关于二氧化钛光催化剂最有前景的改性方法是半导体复合，因为通过半导体异质结来分离光生电子-空穴对具有较高的效率和可行性，并且能够拓宽其光响应范围。在现已开发的新型p型半导体中，碳化硅半导体材料是研究最为成熟的一种，碳化硅具有高化学稳定性、高电子迁移率和高热导率，且带隙宽度与二氧化钛相当，是与二氧化钛复合形成II型异质结的理想材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决二氧化钛光催化效率较低的问题，而提供一种SiC/TiO₂复合光催化纳米颗粒的制备方法。

本发明SiC/TiO₂复合光催化纳米颗粒的制备方法按下列步骤实现：

一、前驱体溶液的制备：将纳米碳化硅粉末加入到无水乙醇中，超声分散均匀，得到纳米碳化硅悬浮液，向纳米碳化硅悬浮液中(缓慢)加入钛酸四正丁酯，充分溶解后倒入去离子水中，磁力搅拌后得到前驱体溶液；

二、水热制备复合颗粒：将前驱体溶液装入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，装釜后在140～180℃条件下反应5～6h，冷却后开釜，得到反应液；

三、洗涤和研磨：收集反应液下层的沉淀固相物，固相物使用乙醇离心洗涤多次，干燥后研磨成粉末，得到SiC/TiO₂复合光催化纳米颗粒；

其中步骤一中纳米碳化硅占钛酸四正丁酯质量的0.1％～2％。

本发明提出了一种简单的SiC/TiO₂复合纳米颗粒的制备方法，以纳米SiC颗粒为核，在其表面生长锐钛矿相TiO₂层，构筑核壳结构的复合颗粒，光催化氧化性能较纯纳米TiO₂颗粒有较大提升，且拓宽了光响应范围。

本发明所述的SiC/TiO₂复合光催化纳米颗粒的制备方法包括以下有益效果：

1、制备方法简单，无需后续煅烧处理，保证了TiO₂晶型的稳定。

2、生长过程可控，通过控制纳米SiC与钛酸四正丁酯的比例以及反应时间、温度来控制TiO₂层在SiC颗粒表面的生长。

3、SiC/TiO₂复合光催化纳米颗粒通过TiO₂与SiC间形成的异质结，有效提升了光催化氧化性能。