[发明专利]一种反蛋白石结构TiO2

说明书

本发明公开了一种反蛋白石结构TiO₂/ZrTiO₄/SiO₂复合光催化剂及其制备方法，结合软模板法与溶胶‑凝胶法制备前驱体，以PS胶体为软模板，配制TiO₂/ZrTiO₄/SiO₂前驱体溶液，经凝胶化、浸渍、干燥、热处理从而得到反蛋白石结构TiO₂/ZrTiO₄/SiO₂复合光催化剂。本发明可解决可见光催化剂ZrTiO₄难以制备的问题，同时利用异质结构有效提升TiO₂光催化效果。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，特别涉及一种反蛋白石结构TiO₂/ZrTiO₄/SiO₂复合光催化剂。

背景技术

TiO₂、ZrO₂作为典型的n型半导体材料，在光催化降解、产氢、材料表面自洁净等领域有广泛的应用。ZrTiO₄作为TiO₂与ZrO₂反应的衍生物具备优异的催化性能，被应用于光催化降解领域。但TiO₂较大的禁带宽度(3.2eV)，使得光响应范围较小；ZrTiO₄也因其难以制备而无法被广泛应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种反蛋白石结构TiO₂/ZrTiO₄/SiO₂复合光催化剂及其制备方法，可解决可见光催化剂ZrTiO₄难以制备，单一TiO₂光催化效果差等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种反蛋白石结构TiO₂/ZrTiO₄/SiO₂复合光催化剂，表达式为TiO₂/ZrTiO₄/SiO₂，其制备方法包括：

步骤1、将苯乙烯、α-甲基丙乙烯和水混合，在60-80℃恒温搅拌6-10h制备聚苯乙烯(PS)悬浮液，将PS悬浮液放置于40℃鼓风干燥箱中保温12-24h后得到块状PS模板；

步骤2、将柠檬酸、氧氯化锆和硫酸钛加入去离子水中配制前驱体溶液A，将正硅酸乙酯加入到乙醇溶液中配置溶液B，将前驱体溶液A与溶液B混合均匀得到钛锆硅前驱体溶液；

步骤3、将钛锆硅前驱体溶液放置于40-60℃鼓风干燥箱中保温12-36h，将处理后的钛锆硅前驱体溶液浸渍入PS模板中，浸泡抽滤后静置24h，在500-1000℃热处理0.5-5h即可得到反蛋白石结构Ti/Zr/Si三相复合可见光光催化剂。

所述步骤1中，苯乙烯用量6mL、α-甲基丙乙烯用量0.2mL、水用量100mL。

所述步骤2前驱体A溶液中，柠檬酸用量2～5g，氧氯化锆和硫酸钛的总量5～10g，氧氯化锆和硫酸钛的质量1:1-10:1，去离子水用量40mL；所述溶液B中，无水乙醇和正硅酸乙酯以体积比为(2～3.5)：1；所述前驱体A溶液与溶液B以体积比2:1混合。

所述步骤3中，钛锆硅前驱体溶液与聚苯乙烯(PS)模板以体积比5:3混合均匀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过异质结的构建可有效拓宽光响应范围；并且光子晶体所具备的特殊形貌特征，对光子运动具有一定的影响，将其特殊的结构引入光催化材料，可有效避免团聚，提高光的吸收利用，从而提高光催化活性。