[发明专利]高纯度TiO2/CuO/Cu全介孔纳米纤维

说明书

本发明涉及一种高纯度全介孔结构的TiO₂/CuO/Cu纳米纤维，属于纳米纤维技术领域。所述纳米纤维主要组成元素为Ti、O、Cu，主要表现形式为TiO₂、CuO、Cu，所述纳米纤维具有多孔结构，所述多孔结构的孔包括介孔，所述纳米纤维具有多孔结构且所述多孔结构的孔均为全介孔，所述纳米纤维的比表面积为15‑40m²/g，孔径值为35‑45nm。可通过如下方法制备：将前驱体纺丝液在18kV‑22kV高压下进行静电纺丝，得有机前驱体纳米纤维；将有机前驱体纳米纤维在540‑560℃煅烧处理1‑3h，即可得TiO₂/CuO/Cu全介孔纳米纤维。本发明纳米纤维为具有全介孔结构的三元体系的复合纳米纤维，即TiO₂/CuO/Cu纳米纤维。通过调控原料成份，有效调控TiO₂/CuO/Cu全介孔纳米纤维的结构，且制备方法简单可控。

技术领域

本发明涉及一种高纯度全介孔结构的TiO₂/CuO/Cu纳米纤维，属于纳米纤维技术领域。

背景技术

TiO₂是一种典型的n型半导体光催化剂材料，一些p型的半导体复合可以形成p-n型的异质结耦合可以显著提高其光催化性能。其中代表性的铜氧化物如CuO或Cu₂O均属于p型半导体，而且其带隙较窄，与TiO₂复合后形成p-n型的TiO₂-CuO光催化剂，一方面可以减小其带隙，能够比较有效的利用可见光。另外一方面，在受到紫外光激发时，从TiO₂价带(VB)上跃迁的受激电子,易与其导带(CB)接近的CuO的空穴结合,具有强还原性激发电子和强氧化性的空穴分别保持在CuO的导带(CB)和 TiO₂的价带(VB)上,实现了光生电子和空穴的有效分离，抑制电子-空穴复合几率,从而提高TiO₂的光催化能力。此外，单质 Cu修饰TiO₂亦可有效延长光生载流子的寿命，强化其光催化性能。目前有大量的文献报道了二元体系的TiO₂/CuO和TiO₂/Cu 复合材料的制备。然而，少有文献涉及到三元体系的TiO₂/CuO/Cu 复合材料的制备，仍存在着严峻的挑战。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种高纯度全介孔结构的TiO₂/CuO/Cu纳米纤维。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高纯度 TiO₂/CuO/Cu全介孔纳米纤维，所述纳米纤维主要组成元素为Ti、O、Cu，主要表现形式为TiO₂、CuO、Cu，所述纳米纤维具有多孔结构，所述多孔结构的孔包括介孔。

作为优选，所述纳米纤维具有多孔结构且所述多孔结构的孔均为全介孔。

作为优选，所述纳米纤维的比表面积为15-40m²/g，孔径值为 30-45nm。

上述高纯度TiO₂/CuO/Cu全介孔纳米纤维的制备方法包括如下步骤：

配制前驱体纺丝液；

将前驱体纺丝液进行静电纺丝得到有机前驱体纳米纤维；

将有机前驱体纳米纤维经高温煅烧，即可得TiO₂/CuO/Cu全介孔纳米纤维。

在上述高纯度TiO₂/CuO/Cu全介孔纳米纤维的制备方法中，所述前驱体纺丝液的配制方法为：将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和钛酸丁酯(TBOT)溶解于溶剂中，搅拌均匀，然后加入发泡剂和乙酸铜并继续搅拌得前驱体纺丝液。