[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明属于光催化剂制备领域，具体涉及一种TiOsubgt;2/subgt;/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法。所述的制备方法包括如下步骤：1)通过静电纺丝制得TiOsubgt;2/subgt;纳米纤维；2)将TiOsubgt;2/subgt;纳米纤维置于原子层沉积系统内，利用二乙基锌与水为原料，经沉积循环后ZnO逐层生长，得ZnO修饰TiOsubgt;2/subgt;异质纳米纤维高效光催化剂材料。本发明制得的TiOsubgt;2/subgt;/ZnO异质纳米纤维光催化剂具有高比表面的一维纳米纤维构造，两种半导体复合的光催化剂能够有效抑制光生电子‑空穴对的复合，协同强化光催化性能。

技术领域

本发明属于光催化剂制备领域，具体涉及一种TiO₂/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法。

背景技术

随着现代工业的迅猛发展，能源危机和环境污染问题日益加剧，开发和利用清洁高效能源成为了各国的当务之急。太阳能作为一种可再生的清洁能源，取之不尽，如何有效的利用太阳能成为了目前研究的热点。光催化技术具有可在室温下直接吸收太阳能驱动反应等优点，成为将太阳能直接或间接转换为人类可利用能源的理想生产技术。光催化技术应用的核心在于光催化剂的研制，在过去几十年的发展中，已经报道了数百种光催化剂。但是，目前报道的光催化剂普遍存在光响应波长窄，稳定性差、效率低等问题，严重制约着光催化剂的大规模使用。因此，高效光催化剂的研制任重而道远。

为了解决光催化剂存在的问题，研究者们做了大量探索，归纳起来主要从材料结构和组分优化等方面着手。材料结构的优化主要指改变催化剂的微观形貌特征，使之具有高比表面积和稳定的几何构造，提高对光的捕获率和对反应物的吸附能力。研究发现一维纳米纤维结构由于其独特的几何结构和高比表面积，赋予其高效且稳定的光催化活性。组分优化则通过改变能带结构，减小禁带宽度、延长光生载流子的寿命等。主要包括非金属元素掺杂、半导体复合和贵金属负载等。其中不同半导体材料的耦合能够有效阻滞光生载流子复合，增强太阳能的利用率。TiO₂与ZnO均为最具代表性的半导体光催化剂材料，已经有文献报道了它们单独作为或者是其中两种复合半导体光催化剂的研究工作，但是具有纳米纤维结构的TiO₂/ZnO复合光催化剂材料还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于拟解决传统光催化剂太阳能利用率低和光催化效率低等问题，提供一种TiO₂/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法，制得的TiO₂/ZnO异质纳米纤维可见光光催化剂具有高比表面积，且在模拟太阳光的照射下可以高效分解水制氢。

本发明的上述目的通过如下方案实现：一种TiO₂/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

1)通过静电纺丝制得TiO₂纳米纤维；

2)将TiO₂纳米纤维置于原子层沉积系统内，利用二乙基锌与水为原料，经沉积循环后ZnO逐层生长，得ZnO修饰TiO₂异质纳米纤维高效光催化剂材料。

本发明通过ZnO修饰TiO₂异质纳米纤维制得具有一维结构的纳米纤维光催化剂，该催化剂将从两个方向同时强化其光催化性能，解决现有传统光催化剂所存在的稳定性差、效率低等问题。在上述TiO₂/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法中，原子层沉积技术中循环次数50-200次。循环次数过多会导致沉积的ZnO太厚，阻碍了光的吸收，进而光催化性能降低，然而沉积太少，导致界面电荷转移的能力不够，光催化性能也会降低。

在上述TiO₂/ZnO异质纳米纤维高效光催化剂的制备方法中，静电纺丝制得TiO₂纳米纤维具体包括步骤：