[发明专利]非晶态纳米二氧化钛可见光催化剂复合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种非晶态纳米二氧化钛可见光催化剂复合物及其制备方法，按重量份数由如下物质组成：非晶态纳米TiO₂ 100、纳米Ag₂O 3～4、纳米CuO 3～5、纳米Fe₂O₃ 5～7、纳米Bi₂O₃ 3～4、分散剂0.5～1.0、偶联剂0.5～1.0和辅料6～8。制备方法为：A.将偏钛酸配制成浓度为300～400g/L的悬浮液，加入硝酸银溶液、硫酸铜溶液、三氯化铁溶液、硝酸铋溶液和分散剂搅拌；B.升温至80～90℃加入NaOH水溶液，熟化，制得含金属氧化物的偏钛酸悬浮液；C.加入辅料和偶联剂高速搅拌；D.研磨至平均粒径≤0.35μm；E.压滤、洗涤，制得滤饼；F.200～230℃微波干燥3～4h；G.气流粉碎，制得非晶态纳米二氧化钛可见光催化剂复合物。本发明弥补了非晶态纳米二氧化钛对可见光光催化效率低的缺陷。

技术领域

本发明属于纳米新材料光催化技术领域，涉及一种可见光催化剂，具体涉及一种非晶态纳米二氧化钛可见光催化剂复合物及其制备方法。

背景技术

二氧化钛作为光催化剂具有化学性质稳定、无毒、紫外光吸收性能强等优点，在光催化、光电转换以及自清洁材料等许多领具有广泛的应用。由于晶态TiO₂具有较大的带隙能，锐钛型TiO₂的带隙能为3.2eV，为宽禁带光催化材料，仅能吸收太阳光的紫外光部分，太阳能利用效率低，在太阳光的可见光下，进行光催化反应效果较差，因此，可见光利用率低的缺陷是困扰TiO₂光催化技术发展的重点之一。

由于非晶态TiO₂具有“短程有序，长程无序”的结构方式，在价带和导带上有定域态带尾，又在价带和导带之间存在隙带，因此，非晶态TiO₂中的电子跃迁可以在价带和导带以及价带和导带之间的电子态之间发生，电子跃迁的可能性大大的增加了，非晶态TiO₂具有一些与晶态TiO₂不同的光学性质。

在现有的技术中，一般是通过对锐钛型纳米TiO₂，进行掺杂改性、贵金属沉积、半导体复合等较为复杂的制备工艺，来提高其紫外光光催化活性。对于非晶态纳米二氧化钛的制备，研究者也尝试了多种方法，例如，溶胶-凝胶法、直接沉淀法、微乳液法等，最后都需要在300℃左右的温度下，进行煅烧处理后制得非晶态的纳米二氧化钛，另外，微乳液法和水热法，虽然可以精确控制非晶纳米TiO₂的粒径，但存在很严重的团聚现象。因此，现有制备方法中普遍存在着制备的产品颗粒尺寸大和团聚较严重的问题以及对产品煅烧污染环境问题。

一些具有较小带隙能的纳米金属氧化物(如Ag₂O、CuO、Fe₂O₃、MnO₂等)为半导体物质，具有可见光吸收性能，但是由于它们的价带电位较低，单独使用时光稳定性差，用于光催化降解有机物效果不很理想，鉴于单一纳米金属氧化物光催化剂有着各自的优点和不足，若将一些具有较小带隙的纳米氧化物与非晶态纳米二氧化钛进行复合，利用不同纳米粒子之间的带隙藕合和互补作用，有望大幅度提高非晶态纳米二氧化钛的太阳能利用效率。

以硫酸法制备晶态二氧化钛的中间产物偏钛酸为基础原料，通过一种简单的制备工艺制备的非晶态纳米TiO₂，在可见光照射条件下具有良好的光催化性能，可以解决纳米TiO₂对可见光的响应性能，但是其光催化效率还有待提高。由非晶态纳米二氧化钛和纳米金属氧化物组成的复合物在可见光下，具有高效降解污水中有机污染物的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种非晶态纳米二氧化钛可见光催化剂复合物，使其具有较大比表面积和良好的水分散性，用于高效降解污水中有机污染物，弥补非晶态纳米二氧化钛对可见光光催化效率低的性能缺陷。本发明的另一目的是提供一种非晶态纳米二氧化钛可见光催化剂复合物的制备方法。