[发明专利]一种二氧化钛微球阵列负载铂可见光光催化剂及制备方法

摘要

一种二氧化钛微球阵列负载铂可见光光催化剂及制备方法，属于二氧化钛光催化领域。催化剂载体是利用两步模板法制备的TiO2微球阵列，微球直径为100～300nm，为锐钛矿相结构，以氯铂酸为铂源，利用氢气还原得到Pt沉积的TiO2微球阵列，该催化剂在可见光下具有很好的光催化活性。微球阵列结构有利于提高TiO2对光的吸收，同时H2还原得到的铂颗粒具有较小的粒径，2～3nm，且分布均匀，能够有效地提高光生电子和空穴的分离，从而提高量子产率，这两点都有利于光催化效率的提高。本发明方法易于操作和控制，可见光光催化性能良好，具有很好的应用前景。

主权项

一种高性能二氧化钛微球阵列负载铂可见光光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）利用Stobe法合成单分散二氧化硅球：将去离子水、13mol/L的氨水和无水乙醇混合，去离子水：13mol/L的氨水：无水乙醇比例为（2～6）ml:（7～10）ml:40ml，再加入已混合均匀的正硅酸乙酯与无水乙醇混合物，正硅酸乙酯：无水乙醇的比例为：（2～5）g：50ml，于15～20℃搅拌18～24h，反应结束后，用乙醇和去离子水多次清洗，得到200～500nm的单分散二氧化硅微球；（2）将步骤（1）得到的二氧化硅微球沉降自组装，750℃下煅烧，将其浸泡在引发剂用量与聚合物单体的质量比控制在0.5～1.5:100的混合溶液中，40～70℃下聚合，然后去除多余的聚合物，用2～10wt%HF溶液去除二氧化硅模板，得到聚合物反模板；（3）二氧化钛前驱液的配制：将钛酸异丙酯逐滴加入到盐酸溶液中，搅拌0.5～1h，再加入乙醇溶液，继续搅拌1～10h，得到钛溶胶，其中钛酸异丙酯：盐酸溶液：乙醇为（2～3）g：（2～2.5）g：（4～16）ml；（4）将步骤（2）得到的聚合物模板浸泡在步骤（3）的钛溶胶中2～8h，然后取出陈化1～3d，在350～450℃下煅烧3‑6h去除聚合物，得到锐钛矿有序排列的二氧化钛微球；（5）称取制备好的二氧化钛载体粉末，同时称取氯铂酸，然后加入丙酮溶液中形成悬浮液，二氧化钛：氯铂酸：丙酮为（0.1～1）g：（0.001～0.1）g：（1～10）ml，超声1～3h，25～50℃的真空干燥箱中干燥处理2～20h，惰性气体保护下，用H2还原处理，温度控制在100～200℃，时间控制在1～3h。