[发明专利]一种八面体形貌的PbTiO3-TiO2复合纳米光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种八面体形貌的PbTiO₃-TiO₂复合纳米光催化剂的制备方法，属于无机非金属材料和纳米光催化剂材料领域。

背景技术

铁电氧化物PbTiO₃是一种典型的四方钙钛矿结构的材料，其结构简单，并具有优异的铁电、压电和介电性能。PbTiO₃具有高的铁电相变(居里温度（490^oC）和高的自发极化性，在非挥发性铁电存储器、压电传感器、热释电敏感器和高介电电容器等微电子器件的制备上有着广泛的应用。近年来，研究者发现铁电纳米材料的尺寸效应对材料整体的性能，尤其是表面性能有很大的影响。铁电纳米材料的自发极化使得铁电纳米材料的表面化学性质、表面极化以及荷电情况，与块体材料的性质产生很大的不同。研究者遂逐渐将研究兴趣转移到铁电纳米材料的表面化学上。通过一定的物理或者化学手段，将铁电纳米材料与半导体氧化物或者金属单质复合，从而研究铁电纳米材料对复合体系中另一组分性质的影响是其中的一种使用最广泛的方法。

二氧化钛(TiO₂) 是一种典型吸收紫外光的催化剂，其禁带宽度约为3.2 eV，是目前研究最为广泛的光催化材料；由于TiO₂对可见光的吸收存在很大困难，人们多利用它进行紫外光催化降解工业污染或者净化生活用水。但是，紫外光仅占太阳光的3%～5%，而可见光约占太阳能的43%，因此，如将TiO₂的光降解吸收波段调节至可见光波段将具有重要的现实意义。为了增强TiO₂对可见光的吸收，通常采用对TiO₂进行掺杂或与其他半导体材料结合的方式，改善其对可见光的吸收作用。对TiO₂进行金属离子掺杂，可以形成一个新的吸收态，即形成新的能级结构，减小禁带宽度，以提高光谱吸收的范围。半导体复合可以通过有效的价带调整促进电荷分离，并且减小电子空穴复合过程中的能量损失。而复合半导体材料或壳层半导体材料，两种物相的存在可以对不同阶段的光吸收和表面效应起到一定程度的优化作用。

在光催化领域，当采用微米/纳米级别的铁电材料作为基底物质时，TiO₂可以通过半导体铁电氧化物的光生伏打效应可以推动其可见光吸收效果，并且铁电材料由于自发极化产生的内部极化场会使材料表面电子的电化学势产生错配现象。因此，采用PbTiO₃纳米颗粒材料作为铁电基底，进行TiO₂纳米颗粒复合，并研究其可见光催化性能很有必要。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单，成本低廉，过程易于控制且具有可见光催化效应的八面体形貌的PbTiO₃-TiO₂复合纳米光催化剂的制备方法。

本发明的八面体形貌的PbTiO₃-TiO₂复合纳米光催化剂及其制备方法，包括以下工艺步骤：

1）将水热法制备的0.5-2.0g的四方钙钛矿的PbTiO₃八面体纳米颗粒加入到去离子水中，超声分散形成均匀悬浊液；

2) 配置体积浓度为1%～5%的钛源的醇溶液，将钛源的醇溶液滴加到步骤1）制备的悬浊液中，同时加入5～10 ml氨水，搅拌，得到混合溶液；

3) 将步骤2）的混合溶液转移到体积为50ml的聚四氟乙烯反应釜内胆中，用去离子水调节其体积为反应釜容积的60～80%，搅拌30min，得到悬浊液；

4) 将步骤3)装有悬浊液的反应釜内胆置于反应釜中，密闭，置于180-210^oC的炉中保温，反应2～12小时后，于空气中自然降温至室温，取出反应产物，过滤，用去离子水清洗，烘干，得八面体形貌的PbTiO₃-TiO₂复合纳米光催化剂。

本发明中，所述的钛源可以为钛酸四丁酯，其纯度不低于化学纯。

本发明中，所述的四方钙钛矿的PbTiO₃八面体纳米颗粒可采用CN102877131A公开的方法制备。

本发明优点：制备方法简单，易于控制，设备要求低；本发明制得的八面体形貌的PbTiO₃-TiO₂复合纳米光催化剂可将二氧化钛的紫外光催化调节为可见光催化。 

附图说明