[发明专利]TiO2/InVO4纳米结复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于半导体材料领域，特别涉及TiO₂/InVO₄纳米结复合材料的制备方法。

背景技术

TiO₂是一种重要的功能半导体材料，在能源、环境、电子信息等领域具有广阔的应用前景。然而，较低的量子效率限制了其实际应用，拓展光响应波长、促进光生载流子分离，提高材料量子效率一直是TiO₂研究的重要方向。利用窄带隙半导体，如CdS、WS₂、ZnFe₂O₄、InVO₄等，与TiO₂复合一方面可有效将TiO₂的光响应波长拓展到可见光波段，另一方面还可以促进光生电子在不同半导体材料间的迁移和分离，减少光生电子、空穴的复合，提高量子效率。

随着纳米技术的不断发展，越来越多的研究开始侧重于通过低维结构的设计，提升传统材料性能或赋予其新的特性。通过构造纳米结复合结构有助于在同一表面上形成具有氧化性和还原性的两相纳米微区，已成为设计新型光催化半导体材料的重要途径。TiO₂/InVO₄复合材料是一种新兴的复合半导体体系，然而当前其制备要么是一种简单物理混合烧结，导致光催化效率不高；要么是化学包覆形成核壳结构，只有一种半导体位于表面，导致对光催化氧化或还原的选择性。因此通过构造纳米结复合结构来制备新型的TiO₂/InVO₄复合材料，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供制备TiO₂/InVO₄纳米结复合材料的方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供TiO₂/InVO₄纳米结复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤A：将InVO₄颗粒加入到固含量为1%～5%的聚合物型TiO₂溶胶中，并使In和Ti的摩尔比为1∶50～1∶10，然后50℃水浴搅拌1h～10h后，将沉淀过滤、用无水乙醇洗涤至少3次后烘干获得粉体，将该粉体置于马弗炉中350℃保温2h，获得TiO₂量子点改性InVO₄颗粒；

其中，所述聚合物型TiO₂溶胶的制备方法为：将钛酸丁酯加入pH值为1.5～5，且含盐酸的乙醇水溶液中，其中钛酸丁酯和水的摩尔比为1，∶4混合后搅拌2h，即获得聚合物型TiO₂溶胶，聚合物型TiO₂溶胶的固含量通过乙醇的用量来调节；

步骤B：将步骤A中的制得的改性InVO₄颗粒分散到乙醇水溶液中得到体系，用盐酸将体系pH值调为1.5～3，在50～80℃的水浴搅拌条件下，向该体系中滴加钛酸丁酯与无水乙醇的混合液，使In和Ti的摩尔比达到1∶20～1∶5，滴加完毕后，反应2h～10h，再将沉淀过滤、用无水乙醇洗涤至少3次后烘干，获得TiO₂/InVO₄纳米结复合材料；

其中，改性InVO₄颗粒在体系中的固含量为10%～30%，乙醇水溶液的质量分数为10%～50%，钛酸丁酯与无水乙醇的混合液中钛酸丁酯的质量分数为5%～50%。

作为进一步的改进，所述步骤A中加入到聚合物型TiO₂溶胶中的InVO₄颗粒，粒径为0.05μm～2μm。

作为进一步的改进，步骤B中，向体系中滴加钛酸丁酯与无水乙醇的混合液时，采用0.1mL/min～1mL/min的速率匀速滴加。

作为进一步的改进，所述步骤A中制得的改性InVO₄颗粒表面的TiO₂量子点呈不连续岛状分布。