[发明专利]类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料、其制法与应用

说明书

本发明公开了一种类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料、其制法与应用。所述复合材料包括作为载体的类海胆状二氧化钛，以及负载于所述载体表面的氧化亚铜纳米颗粒，所述类海胆状二氧化钛与所述氧化亚铜纳米颗粒形成异质结结构。本发明制备得到的二氧化钛呈金红石相，不仅可以负载氧化亚铜，也可以作为其它光催化材料的载体使用，同时本发明提供的类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料可以高效的降解有机污染物，此外本发明的制备方法反应条件稳定，重复性高。

技术领域

本发明属于纳米材料制备的技术领域，具体涉及一种类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料、其制法与应用。

背景技术

半导体异质结材料是提高光催化活性的重要策略，得到了广泛地关注。主要的策略有能带结构工程、界面状态调控、晶面间结等方法提升异质结材料的光催化性能。二氧化钛作为一种宽带隙半导体，由于其在光催化、光伏等太阳能利用方面具有广阔的应用前景，引起了人们的广泛关注。但是由于二氧化钛的光催化性能受到许多因素的影响，比如紫外光区吸收、光生电子和空穴的快速复合。因此，采用异质结构的方法来解决上述问题。实验结果和理论计算表明，用金属氧化物颗粒对二氧化钛进行表面改性可以成为制备优良复合光催化材料的有效途径。通常采用的窄带隙金属氧化物如钨酸铋和钒酸铋，通过在二氧化钛上负载窄带隙金属氧化物，得到的复合材料能够可见光响应。而氧化亚铜的带隙在2～2.2eV之间，具有高达18％的理论电转化效率，而且属于地壳丰度高的元素。现有的半导体光催化剂，如TiO₂、ZnO、CdS、ZnS、WO₃等都存在着光催化活性低，效率不高的问题，通过浸渍法制得的ZnO/TiO₂，Co₃O₄/TiO₂的光催化异质结并未表现出高催化活性，反而比商业化TiO₂活性低，并且目前的异质结构光催化剂仍面临着实用化技术低的缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料、其制法与应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料，所述复合材料包括作为载体的类海胆状二氧化钛，以及负载于所述载体表面的氧化亚铜纳米颗粒，所述类海胆状二氧化钛与所述氧化亚铜纳米颗粒形成异质结结构。

进一步的，所述类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料比表面积为22～26m²/g，孔径范围集中于4～70nm，所述类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料中类海胆状二氧化钛与氧化亚铜的质量比为3:1～48:1。

进一步的，所述类海胆状二氧化钛为金红石相。

进一步的，所述类海胆状二氧化钛包含复数个二氧化钛纳米刺，纳米刺直径为40～60nm，该复数个二氧化钛纳米刺相互堆叠形成具有多孔结构的类海胆状结构，所述类海胆状二氧化钛的尺寸为2～3μm，比表面积为20～24m²/g，其孔道直径范围为5～60nm。

本发明实施例还提供了一种类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料的制备方法，其包括：

使包含二氧化钛前驱物的水热反应体系通过水热反应得到类海胆状二氧化钛；

使氧化亚铜前驱物、类海胆状二氧化钛和还原剂反应，从而在所述类海胆状二氧化钛表面生长氧化亚铜纳米颗粒，获得类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料。

本发明实施例还提供了由前述方法制备的类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料，所述复合材料包括作为载体的类海胆状二氧化钛，以及负载于所述载体表面的氧化亚铜纳米颗粒，所述类海胆状二氧化钛与所述氧化亚铜纳米颗粒形成异质结结构。

本发明实施例还提供了前述类海胆状二氧化钛/氧化亚铜复合材料于制备光催化材料或光催化剂降解有机污染物领域中的应用。