[发明专利]二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米复合材料，具体地，涉及一种二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料及其制备方法和该二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料在光催化降解有机染料中的应用。

背景技术

二氧化钛晶体作为一种非均相催化剂，广泛用于光裂解水、降解水中有机杂质以及抗菌方面。二氧化钛在受到太阳光或荧光灯的紫外线的照射后，内部的电子就会发生激发。其结果是，产生了带负电的电子和带正电的空穴。电子使空气或水中的氧还原，生成双氧水，空穴则向氧化表面水分子的方向起作用，产生羟基原子团。这些都是活性氧，有着强大的氧化分解能力，从而能够分解、清除附着在氧化钛表面的各种有机物。二氧化钛不仅有强大的氧化分解能力，而且还有自身不分解、几乎可永久性地起作用以及可以利用阳光和荧光灯的光线等优点。在排气净化、脱臭、水处理、防污等领域，二氧化钛光催化剂有着广阔的应用前景。

纯的纳米二氧化钛作为光催化剂、电化学催化剂、有机合成催化剂或者精细化工产品的添加剂时，二氧化钛的原材料等具有较高的成本，而且二氧化钛的实际利用率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料及其制备方法和该二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料在光催化降解有机染料中的应用。通过该方法制备的二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料不仅具有纳米二氧化钛的功能，且还能够降低生产成本，提高了其利用率使其在光催化降解有机染料中能够广泛应用。同时该制备方法工序简单，原料易得。

为了实现上述目的，本发明提供了一种二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料的制备方法，所述制备方法包括：

a、溶胶法制备纳米二氧化硅溶胶的工序；

b、在溶剂的存在下，将所述纳米二氧化硅溶胶、十六烷基三甲基溴化铵、钛酸四丁酯混合并进行接触反应以制得淡黄色沉淀的工序；

c、将所述淡黄色沉淀、盐酸和丙酮混合并回流以制得二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料的工序。

本发明也提供了一种二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料，所述二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料通过上述的方法制备而成。

本发明还提供了上述的二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料在。光催化降解有机染料中的应用。

通过上述技术方案，本发明通过两步法即先制备纳米二氧化硅溶胶，然后在溶剂的存在下，将所述纳米二氧化硅溶胶、十六烷基三甲基溴化铵、钛酸四丁酯混合并进行接触反应以使得在二氧化硅表面层进行包覆形成淡黄色沉淀，最后将该淡黄色沉淀在盐酸和丙酮的存在下进行回流处理以制得二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料。该二氧化硅壳层外表的包覆层的厚度可通过钛酸四丁酯的用量得以控制。同时该二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料具有优异的催化有机染料性能，使得其在光催化降解有机染料中的应用。另外，该两步法工序简单，所用的原料价格低廉，极大地降低了生产成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是实施例1中二氧化硅在放大10000倍下的SEM图；

图2是实施例1中二氧化硅在放大30000倍下的SEM图；

图3是实施例1中纳米复合材料A1在放大20000倍下的SEM图；

图4是实施例1中纳米复合材料A1在放大60000倍下的SEM图；

图5是实施例1中纳米复合材料A1的XRD图；

图6是实施例1中纳米复合材料A1的EDX图。

图7是实施例1中纳米复合材料A1光催化降解罗丹明B(RhB)的降解效率结果统计图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料的制备方法，所述制备方法包括：

a、溶胶法制备纳米二氧化硅溶胶的工序；

b、在溶剂的存在下，将所述纳米二氧化硅溶胶、十六烷基三甲基溴化铵、钛酸四丁酯混合并进行接触反应以制得淡黄色沉淀的工序；

c、将所述淡黄色沉淀、盐酸和丙酮混合并回流以制得二氧化钛/二氧化硅纳米复合材料的工序。