[发明专利]一种贵金属修饰的氟硼共掺杂TiO2纳米颗粒的制备

说明书

技术领域

本发明主要涉及纳米材料与纳米技术领域，尤其涉及一种贵金属修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米颗粒的制备。

背景技术

纳米二氧化钛由于具有良好的光催化性能，在抗菌除臭、污水处理、空气净化等方面有广阔的应用前景，TiO₂是N型半导体金属氧化物，在同类物质中具有氧化活性好、稳定性强、无毒等优点，是一种绿色环境友好型材料。制备出具有较高催化活性和能够被可见光激发的纳米二氧化钛光催化剂，一直是光催化研究的前沿和重要方向；新型纳米二氧化钛光催化材料的合成及反应研究，随着全球工业化进程的不断发展，环境污染问题日益严重，环境保护和可持续发展成为人类必须考虑的首要问题，光催化技术作为绿色化学的一个代表是近三十年以来发展起来的新兴研究领域。

大量研究表明，水和空气中各种有毒有害的污染物，化工生产中排放的各种烷烃、芳烃及其衍生物、卤代物、多环芳烃和杂环化合物等大都能被光催化降解。把纯洁无污染而又取之不尽的光能的应用与环境保护结合起来的光催化剂和反应设备用来降解工业废水中有毒、有害、难分解的有机物的研究具有深远的战略意义，半导体光催化材料也成为科学家们研究的重点。

发明内容

本发明目的就是提供一种Pt修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米颗粒的制备。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种贵金属修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米颗粒的制备，包括以下步骤：

（1）基础纳米片的制备：

氟硼共掺杂、（001）晶面暴露TiO₂纳米片制备：

量取体积为30ml的乙醇溶液为前驱液，缓慢加入1ml的15wt%TiCl₃溶液，用磁力搅拌器搅拌5分钟生成均匀的悬浊液；把上述步骤中配好的溶液倒入容积为50ml的聚四氟乙烯高压反应釜内胆中，然后滴加0.5ml的40wt%HBF₄溶液到反应釜内胆中，210℃恒温12小时；得到的固液混合物进行固液离心分离，用乙醇洗涤4次在80℃恒温干燥10小时；得到的产物经过450℃后续热处理3小时后，研磨成粉末，得到同时具有晶化程度较高的氟硼共掺杂、（001）晶面暴露TiO₂纳米片；

（2）贵金属修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米颗粒的制备：

A、Pt金属修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米颗粒的制备：

取一定量上述氟硼共掺杂、（001）晶面暴露TiO₂纳米片,超声分散于300mL超纯水中，然后加入一定量四氯铂酸钾，使得TiO₂纳米片与四氯铂酸钾的质量比100:1～5，搅拌下使用120w低压汞灯，距液面30cm,光照4h，离心分离后用蒸馏水冲洗，然后在60～80℃的烘箱内干燥4～6小时，即得所述Pt修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米颗粒；

B、Ag修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米颗粒的制备：

量取30ml的乙醇加入倒入容积为50ml的聚四氟乙烯高压反应釜内胆中，量取一定量硝酸银，用磁力搅拌器搅拌20分钟，量取一定量上述氟硼共掺杂、（001）晶面暴露TiO₂纳米片，使氟硼共掺杂、（001）晶面暴露TiO₂纳米片与硝酸银的质量比100:1～5，继续搅拌15分钟，然后200℃恒温18小时；得到的固液混合物进行固液离心分离，用乙醇洗涤3～5次在80℃恒温干燥10小时；得到的产物离心分离并洗涤干燥后得到Ag修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米颗粒。

本发明的优点是：

本发明的Pt修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米颗粒的光催化活性高，由于负载了贵金属原子，其费米能级显著低于半导体，因此光生电子极易在这些金属粒子上富集，而空穴则保留在半导体内，同时金属纳米颗粒作为共催化剂能够为表面光催化反应提供活性中心，可以提高电子空穴对的分离效率和抑制电子空穴对复合，增强催化效果。

附图说明

图1为本发明的氟硼共掺杂、（001）晶面暴露TiO₂纳米材料和Pt修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米材料的XRD图谱；

图2为本发明的Pt修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米材料的SEM图；

图3为本发明的Pt修饰的氟硼共掺杂TiO₂纳米材料的TEM图；