[发明专利]一种TiO2包覆WO3的TiO2/WO3双层复合纳米管的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种无机复合纳米管的制备方法，特别是涉及一种TiO₂包覆WO₃的TiO₂/WO₃双层复合纳米管的制备方法，更具体的说，利用多孔阳极氧化铝膜为模板通过液相沉积采用层层组装技术制备TiO₂包覆WO₃的双层复合纳米管。

背景技术：

近年来，工业废水的处理逐渐成为世界各国研究的热点。TiO₂由于具有氧化能力强、催化活性高、化学稳定性好、价廉、无毒等优点，己经成为废水处理、空气净化以及杀菌等光催化领域研究最为深入的一种光催化材料。光催化剂的活性与形貌、尺寸及结构有很大联系，TiO₂粉末光催化剂由于存在易失活、易凝聚、颗粒细小难回收等致命缺点而使应用受到限制。与其它形貌如粉末、纳米薄膜等相比，TiO₂纳米管状结构有着明显的优势：大的比表面积。若纳米管以阵列形式存在，则易于从处理污水中回收，避免造成二次污染。

虽然纳米TiO₂作为光催化剂被广泛应用，但是在使用过程中仍存在有以下问题。(1)TiO₂的禁带较宽，只能吸收波长在385nm以下的短波段光。(2)TiO₂作为单一半导体材料的光生电子与空穴对复合率较高，量子效率低等缺陷也在一定程度上限制了其使用。

为了解决上述问题，提高光催化效率，通常对二氧化钛进行改性处理，如掺杂金属或非金属离子、光敏化、复合半导体及氧化物等。由于WO₃的带隙(约2.8eV)比TiO₂(约3.2eV)窄的多，可以吸收更长波段的太阳光，有利于提高其光催化性能。另外，WO₃具有良好的耐酸性，可以在酸性环境中保持催化活性。TiO₂和WO₃的复合逐渐成为人们研究的热点。

本发明制备的WO₃/TiO₂复合纳米管为双层结构，相对于单层管，WO₃与TiO₂的接触面积大大增加，有利于光催化效率的提高。例如Lifang Cheng等人(Lifang Cheng，et al.Nanotechnology,16:1341～1345,2005)也以阳极氧化铝膜为模板，先制备WO₃/TiO₂的复合溶胶，然后将阳极氧化铝模板浸入，最终得到的是单层WO₃/TiO₂复合纳米管。对于WO₃/TiO₂复合材料，除了纳米管状结构，其他人所制得的结构大多数以颗粒状形貌存在，这些无规则分散状存在形式，在处理污水中很难回收，容易造成二次污染。

发明内容：

本发明的目的是提供一种TiO₂包覆WO₃的TiO₂/WO₃双层复合纳米管的制备方法，以克服现有技术上的不足。在本发明中，先将阳极氧化铝模板浸入H₄₀N₁₀O₄₁W₁₂溶液中一段时间，使得WO₃前驱体充分沉积在阳极氧化铝模板孔道上，从H₄₀N₁₀O₄₁W₁₂溶液中取出阳极氧化铝模板，经过一定的烘干处理然后将含有WO₃前驱体的阳极氧化铝模板浸入TiF₄溶液中，经过一段时间后，从TiF₄溶液中取出阳极氧化铝模板，再经过后续的热处理，最终得到TiO₂包覆WO₃的TiO₂/WO₃的双层复合纳米管，相比于单层结构，双层结构明显增大了TiO₂与WO₃接触面积，提高光催化活性，同时纳米管以阵列形式存在，则易于从处理污水中回收，避免造成二次污染。这在污水处理方面具有十分重要的应用意义。