一種二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料的制作方法
【專利說明】一種二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線異質結復合材料的制備方法，具體屬于光催化材料技術領域。
【背景技術】
[0003]半導體1102光催化材料因其具有較高的光催化活性和無毒性而被廣泛的研宄，然而將其大規模應用于實際污染的治理還需要解決許多問題，其中就包括半導體T12光催化材料活性的提高。影響半導體1102光催化材料光催化活性的因素主要包括晶型、結晶度、晶體粒徑、比表面積、形貌及孔結構等。異質結材料因具有特殊的能帶結構和載流子特殊的輸送性能，能夠在反應中抑制光生電子-空穴復合，提高量子效率。
[0004]異質結結構1102光催化劑的制備一般采用溶膠凝聚法、水熱法、沉淀法、微乳液法等，水熱法因其操作簡單，受到眾多人的青睞，形成的納米異質因其結構型態不同，采光、電荷傳遞和傳質等所有的光催化的過程也會不一樣，如果有效異質結面積較小，光致電荷被分離后需要經過復雜的途徑才能夠傳遞到異質結表面，而且采光和傳質效率很低，這些缺點使異質結的作用遠遠不如預期。為此，本發明從同種材料不同晶相形成異質結角度出發，通過水熱反應先制備出二氧化鈦納米線，然后經水熱反應，將銳鈦礦型二氧化鈦納米線作為二氧化鈦納米顆粒生長的基體，并通過控制納米線與納米顆粒的質量比，得到光催化性優異的二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線異質結復合材料。
[0005]
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料，其制備方法包括如下步驟:
(O二氧化鈦納米線的合成
無定型二氧化鈦與氫氧化鈉的摩爾比按照1: 120，將無定型二氧化鈦加入到NaOH溶液中混合均勻后，在130-140°C條件下反應24h，產物自然冷卻后，先用lmol/L稀硝酸沖洗3_4次，然后用離子水清洗至pH為7，洗滌后的濾餅再經10000r/min離心處理I?5min、真空干燥處理，制得二氧化鈦納米線。
[0007](2) 二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料的制備
將步驟(I)中制得的二氧化鈦納米線溶解在異丙醇中并超聲分散均勻，然后在溶液中加入定量的二乙烯三胺和鈦酸四異丙酯，二氧化鈦納米線、二氧化鈦納米顆粒的質量比控制在1:3?3:1 ;將上述反應混合物攪拌均勻，并在200°C加熱反應18?24h后自然冷卻，再經離心分離得到二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線濾餅；所得到的濾餅分別經去離子水洗滌、60°C真空干燥處理、400°C煅燒I?10h，得到二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線異質結復合材料。
[0008]所述的無定型二氧化鈦可以是氣相二氧化鈦P25、納米二氧化鈦。
[0009]所述的二氧化鈦納米線的合成在磁力攪拌或超聲下進行反應。
[0010]所述的400°C煅燒的升溫速率可以是I?5°C /min。
[0011]本發明的優點是:
本發明二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料較現有二氧化鈦具有更好的光催化性能，復合后的異質結材料有效異質結面積增大，光致電荷被分離后可以很快傳遞到異質結表面，而且采光和傳質效率增大。本發明通過控制在二氧化鈦納米線基材上外延生長的二氧化鈦納米顆粒的質量比例，得到的光催化效果優異的異質結復合材料用作光催化劑，用于降解甲基橙、甲基藍、羅丹明B、孔雀石綠、雙酚A等多種有機染料污染物，可在50min之內，能使有機染料的降解效率接近降解完全，循環5次后，光催化降解甲基橙效率仍然保持在90%以上。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料SEM圖。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
將氣相二氧化鈦P25加入到NaOH溶液中，摩爾比按照1:120，混合均勻后將其轉移到反應釜中，在130-140°C條件下加熱反應24h，產物自然冷卻后，先用稀硝酸沖洗3-4次，然后用離子水清洗至pH為7，洗滌后的濾餅再經10000r/min離心處理I?5min，產物真空干燥處理，制得二氧化鈦納米線。
[0014]實施例2
將氣相二氧化鈦P25加入到NaOH溶液中，摩爾比按照1:120，混合均勻后將其轉移到反應釜中，在130-140°C條件下超聲反應24h，產物自然冷卻后，先用稀硝酸沖洗3-4次，然后用離子水清洗至pH為7，洗滌后的濾餅再經10000r/min離心處理I?5min，產物真空干燥處理，制得均勻度較高的二氧化鈦納米線。
[0015]實施例3
將氣相二氧化鈦P25加入到NaOH溶液中，摩爾比按照1:120，混合均勻后將其轉移到反應釜中，在130-140°C條件下磁力攪拌反應24h，產物自然冷卻后，先用稀硝酸沖洗3-4次，然后用離子水清洗至pH為7，洗滌后的濾餅再經10000r/min離心處理I?5min，產物真空干燥處理，制得均勻度較高的二氧化鈦納米線。
[0016]實施例4
將實施例3中制得的二氧化鈦納米線0.067g溶解在異丙醇中并超聲分散均勻，然后在溶液中加入0.06ml 二乙烯三胺和1.30ml鈦酸四異丙酯，攪拌均勻后其轉移到反應釜中，并在200°C加熱19h，取出反應釜，讓其自然冷卻，離心分離得到二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線異質結沉淀，并用去離子水沖洗，產物在60°C干燥過夜。然后400°C煅燒2h，升溫速率1°C /min,得到二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線異質結復合材料。
[0017]實施例5 將實施例3中制得的二氧化鈦納米線0.20g溶解在異丙醇中并超聲分散均勻，然后在溶液中加入0.2ml 二乙烯三胺和1.30ml鈦酸四異丙酯，攪拌均勻后其轉移到反應釜中，并在200°C加熱18h，取出反應釜，讓其自然冷卻，離心分離得到二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線異質結沉淀，并用去離子水沖洗，產物在60°C干燥過夜。然后400°C煅燒3h，升溫速率5°C /min,得到二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線異質結復合材料。
[0018] 實施例6
將實施例3中制得的二氧化鈦納米線0.60g溶解在異丙醇中并超聲分散均勻，然后在溶液中加入0.1ml 二乙烯三胺和1.30ml鈦酸四異丙酯，攪拌均勻后其轉移到反應釜中，并在200°C加熱24h，取出反應釜，讓其自然冷卻，離心分離得到二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線異質結沉淀，并用去離子水沖洗，產物在60°C干燥過夜。然后400°C煅燒4h，升溫速率4°C /min,得到二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線異質結復合材料。
【主權項】
1.一種二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料，其特征在于:所述的復合材料制備方法包括如下步驟: (O二氧化鈦納米線的合成 無定型二氧化鈦與氫氧化鈉的摩爾比按照1: 120，將無定型二氧化鈦加入到NaOH溶液中混合均勻后，在130-140°C條件下反應24h，產物自然冷卻后，先用lmol/L稀硝酸沖洗3_4次，然后用離子水清洗至pH為7，洗滌后的濾餅再經10000r/min離心處理I?5min、真空干燥處理，制得二氧化鈦納米線； (2)二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料的制備 將步驟(I)中制得的二氧化鈦納米線溶解在異丙醇中并超聲分散均勻，然后在溶液中加入定量的二乙烯三胺和鈦酸四異丙酯，二氧化鈦納米線、二氧化鈦納米顆粒的質量比控制在1:3?3:1 ;將上述反應混合物攪拌均勻，并在200°C加熱反應18?24h后自然冷卻，再經離心分離得到二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線濾餅；所得到的濾餅分別經去離子水洗滌、60°C真空干燥處理、400°C煅燒I?10h，得到二氧化鈦納米顆粒修補二氧化鈦納米線異質結復合材料。2.根據權利要求所述的一種二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料，其特征在于:所述的無定型二氧化鈦可以是氣相二氧化鈦P25、納米二氧化鈦。3.根據權利要求所述的一種二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料，其特征在于:所述的二氧化鈦納米線的合成在磁力攪拌或超聲下進行反應。4.根據權利要求所述的一種二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料，其特征在于:所述的400°C煅燒的升溫速率可以是I?5°C /min。
【專利摘要】一種二氧化鈦納米顆粒修補納米線異質結復合材料，該材料先采用水熱反應法先制備出銳鈦礦型二氧化鈦納米線，然后將二氧化鈦納米線加入二氧化鈦納米顆粒的水熱反應中，以二氧化鈦納米線為基體，使用外延生長的方式使二氧化鈦納米顆粒在二氧化鈦納米線上生長，通過控制納米線與納米顆粒的質量比，得到具有優異光催化性能的異質結復合材料。該復合材料相較于現有二氧化鈦材料，具有優異的光催化性能，在光催化處理有機污染物領域具有很好的應用前景。
【IPC分類】A62D101/26, B82Y30/00, A62D101/20, A62D101/28, A62D3/17, B01J21/06, B82Y40/00
【公開號】CN104941618
【申請號】CN201510348177
【發明人】謝宇, 胡冬生, 周盼盼, 郭若彬, 凌云
【申請人】南昌航空大學
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月23日