[发明专利]一种准一维结构In2TiO5纳米带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种准一维结构In₂TiO₅纳米带及其制备方法。

背景技术

抗生素废水由于含有生物毒性物质而难以实现传统的生物降解，成为水处理领域的一大难题。作为高级氧化技术之一的光催化方法，被广泛的应用于抗生素降解的应用研究。钛酸盐纳米材料具优良的性能而被广泛应用于磁学、陶瓷、电学和光催化等领域。其中，In₂TiO₅的晶胞是由[InO₆]和[TiO₆]的八面体组成，具有三维隧道结构，晶体中的八面体结构有利于电子流的转移，其为宽带隙n型半导体材料。目前关于In₂TiO₅的合成方法有高温固相法、溶胶-凝胶法和低温燃烧法，但制备的粉体颗粒尺寸大、团聚现象严重、比表面积小和回收利用困难的缺点，从而导致In₂TiO₅活性差，光催化效率低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的问题，提供一种准一维结构In₂TiO₅纳米带及其制备方法，制得的In₂TiO₅比表面积大，光催化能力强且易回收利用。

本发明纳米带的技术方案是：其比表面积为18～36m²/g，孔径分布为2～12nm，宽度为300～1700nm，厚度为80～150nm。

本发明制备方法的技术方案是：包括以下步骤：

步骤1)：取固体In(NO₃)₃；

步骤2)：向固体In(NO₃)₃中加入PVP的乙醇溶液，其中In(NO₃)₃与PVP的乙醇溶液的比为1mmol：(9～11)mL，搅拌直至得到无色透明溶胶；

步骤3)：将钛酸丁酯、乙醇和冰醋酸混合，得混合溶液；并向步骤2)得到的无色透明溶胶中加入混合溶液和水，加入的混合溶液和水与步骤2)中的In(NO₃)₃的比为0.85mL：(0.2～0.4)mL：1mmol，搅拌直至得到橙黄色透明溶胶；

步骤4)：对步骤3)得到的橙黄色透明溶胶进行电纺，得纤维毡；

步骤5)：将纤维毡进行干燥；

步骤6)：将干燥后的纤维毡在700～1000℃恒温保温1～4h，冷却至室温，得到In₂TiO₅纳米带。

进一步地，步骤1)中固体In(NO₃)₃的制备方式：将铟粒溶于90～100℃热稀硝酸，并将多余的硝酸完全挥发，配置成浓度为0.2～1.0mol/L的In(NO₃)₃水溶液，最后In(NO₃)₃水溶液于60～80℃进行恒温蒸发干燥，并冷却至室温得到固体In(NO₃)₃。

进一步地，步骤2)中PVP的乙醇溶液的配制：是将PVPk30固体溶于乙醇配置而成的，且PVP的质量百分数为20～22％。

进一步地，步骤2)中的搅拌是在密闭条件下磁力搅拌1～2h。

进一步地，步骤3)中钛酸丁酯、乙醇和冰醋酸按体积比1:2:2混合。

进一步地，步骤3)中的搅拌是在密闭条件下磁力搅拌6～8h。

进一步地，步骤4)中采用静电纺丝装置进行，电纺参数为：纺丝针头内径为0.5mm、纺丝速度为3～4mL/h、纺丝针头与水平面成约30～40°的夹角、毛细尖端与接收板的距离为17～18cm和施加电压19～20kV。

进一步地，步骤5)中纤维毡置于40～60℃真空干燥箱中，干燥6～8h。

进一步地，步骤6)中干燥后的纤维毡置于马弗炉中，马弗炉以2℃/min升温至700～1000℃对纤维毡进行保温；保温1～4h后，随炉冷却至室温。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：