[发明专利]一种黑色金红石相二氧化钛的制备方法

说明书

本发明公开了一种黑色金红石相二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：取无定型钛氧化物前驱体，升温至600℃以上，煅烧2‑4h得到白色金红石相二氧化钛；将白色金红石相二氧化钛加入盐酸水溶液中超声分散，再加入金属粉末，搅拌15min以上，离心，取沉淀洗涤，干燥得到黑色金红石相二氧化钛。本发明工艺简单，不涉及有毒有害试剂，生产成本低廉，周期短，可满足工业化大批量生产要求，所得的黑色金红石相二氧化钛对整个太阳光谱中的紫外光、可见光以及红外光均有很强的吸收，能够有效的利用太阳光进行催化反应，解决了现有金红石相TiO₂对太阳光利用率低这一难题。

技术领域

本发明涉及二氧化钛技术领域，尤其涉及一种黑色金红石相二氧化钛的制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，经济的快速发展大量消耗石油、煤炭、天然气等化石资源，同时也带来了严重的环境污染，严重制约着社会的可持续发展。因此，开发探索新能源材料、解决当前能源与环境问题刻不容缓，而基于半导体光催化的新技术有望成为解决上述问题最有效的基本方案之一。

自从1972年日本Fujishima和Honda报道了金红石相TiO₂电极在紫外光照射下能分解水产生氢气现象以来，TiO₂作为一种被广泛研究的光催化剂，由于其无毒，价格低廉，同时具有较高的催化活性而明显优于其他光催化材料，引起世界范围内科研工作者的普遍关注。然而在实际应用中，TiO₂的量子效率并不高，这是由于光生电子和空穴易于复合，并且由于较大的带隙(3.0-3.2eV)，导致只能吸收和利用太阳光谱中占4％左右的紫外光。

TiO₂常见的晶型有锐钛矿，金红石和板钛矿三种。其中，有关锐钛矿相TiO₂的研究最多，而对金红石和板钛矿研究的比较少。但是考虑到金红石相TiO₂是高温稳定相，可以适应更宽的工作温度范围，并且有相关文献报道对于某些光催化反应，金红石具有比锐钛矿和板钛矿更优异的催化性能。因此，对金红石相TiO₂光催化剂的研究更有实际意义，合成制备可以在可见光条件下工作的金红石相TiO₂光催化剂仍然是一个艰巨的任务。

经调研国内外有关金红石相TiO₂光催化材料合成与应用的相关文献报道和专利发现，目前还没有黑色金红石相TiO₂光催化材料的快速简易制备及在光催化应用方面的先例。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种黑色金红石相二氧化钛的制备方法，本发明工艺简单，不涉及有毒有害试剂，生产成本低廉，周期短，可满足工业化大批量生产要求，所得的黑色金红石相二氧化钛对整个太阳光谱中的紫外光、可见光以及红外光均有很强的吸收，能够有效的利用太阳光进行催化反应，解决了现有金红石相TiO₂对太阳光利用率低这一难题。

本发明提出的一种黑色金红石相二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：取无定型钛氧化物前驱体，升温至600℃以上，煅烧2-4h得到白色金红石相二氧化钛；将白色金红石相二氧化钛加入盐酸水溶液中超声分散，再加入金属粉末，搅拌15min以上，离心，取沉淀洗涤，干燥得到黑色金红石相二氧化钛。

优选地，以5-20℃/min的速度升温至600℃以上。

优选地，金属粉末为锌粉、镁粉、铝粉、铁粉、钴粉或镍粉。

优选地，金属粉末为锌粉。

优选地，盐酸水溶液的浓度≥6M。

优选地，白色金红石相二氧化钛和金属粉末的重量比为1-2：2-4。

优选地，无定型钛氧化物前驱体的制备方法为：将TiCl₄溶于溶剂中，于70℃以上的温度中静置至溶剂完全蒸发，得到无定型钛氧化物前驱体。