[发明专利]一种二氧化钛基银-氧化镁-二氧化钛复合纳米纤维毡的制备方法

说明书

本发明涉及二氧化钛基银‑氧化镁‑二氧化钛复合纳米纤维毡及其制备方法。其以二氧化钛纳米纤维为载体，银和氧化镁为增强活性组分，宏观结构为柔性毡状，由银‑二氧化钛纳米纤维和分散在银‑二氧化钛纳米纤维上的氧化镁组成，银‑二氧化钛纳米纤维直径100‑200nm。其制备：a)银‑二氧化钛纳米纤维毡的合成；b)将收集到的静电纺丝样品首先在空气气氛下于200～400℃下煅烧1～4小时，得到棕色纳米纤维毡；再将处理后的纳米纤维毡在氮气气氛下于400～600℃下煅烧2～6小时，得到晶化的银‑二氧化钛纳米纤维毡；c)浸入镁盐水溶液中，充分浸渍后取出烘干，再煅烧使镁盐氧化成氧化镁。本发明提供的复合纳米纤维毡用于光催化还原二氧化碳活性高，且毡状催化剂易于回收利用。

技术领域

本发明属于光催化材料合成技术领域，具体涉及一种二氧化钛基银-氧化镁-二氧化钛复合纳米纤维毡的制备方法。

背景技术

现如今，化石燃料的缩减及温室气体CO₂的持续排放对能源与环境领域造成了极大的威胁。利用设计好的纳米催化剂进行光催化还原CO₂被视为是一种最有望解决这些危机的策略之一。这种策略通过将CO₂转化为可再生的化石燃料，如CH₄、CH₃OH等清洁型燃料，为CO₂的循环重复利用奠定了良好的基础。

TiO₂成本低廉、无毒、化学稳定性好、环境友好且来源广泛，所以以TiO₂为催化剂光催化还原CO₂引起了人们的极大兴趣。然而，TiO₂由于具有较宽的禁带宽度(锐钛矿相E_g＝3.2eV)，只能吸收紫外光而激发产生电子，不能很好地抑制光生电子和空穴对的再次复合，这在很大程度上降低了TiO₂的光催化效率。在过去的几十年里，人们通常采取一些有效的策略来提高TiO₂材料的光催化活性，主要有：贵金属沉积、非金属掺杂、表面光敏作用、多物质复合形成异质结等等。在这些策略中，Ag纳米颗粒的沉积由于会形成肖特基势垒而被证明是一种能有效促进光生电子-空穴对分离、促进表面电荷转移的有效措施。此外，TiO₂表面沉积Ag纳米颗粒后，由于存在表面等离子体共振效应，还可以将光响应范围扩大至可见光区域。

静电纺丝技术通过使用各种高分子和无机材料，被广泛用来合成制备纳米纤维复合材料。静电纺丝技术不仅有较高的产率，而且成本较低、设备简单，可以制备出形貌可观、比面积较大的三维纳米纤维毡，并很好地控制纳米纤维的孔结构。通过静电纺丝方法制备得到的TiO₂纳米纤维毡将为光催化反应过程带来更多便利，与传统的TiO₂纳米纤维或纳米颗粒相比，纳米纤维毡可以使光催化剂在使用后更加易于回收再利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种银-氧化镁-二氧化钛复合纳米纤维毡的制备方法。该方法以二氧化钛纳米纤维为载体，采用浸渍煅烧法制备了银-氧化镁-二氧化钛复合纳米纤维毡。该复合材料在紫外光的照射下表现出很高的光催化二氧化碳还原活性，同时具有较好的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

二氧化钛基银-氧化镁-二氧化钛复合纳米纤维毡，其以二氧化钛纳米纤维为载体，以银和氧化镁为增强活性组分，宏观结构为柔性毡状，由银-二氧化钛纳米纤维和分散在银-二氧化钛纳米纤维上的氧化镁组成，银-二氧化钛纳米纤维直径100-200nm。

提供一种二氧化钛基银-氧化镁-二氧化钛复合纳米纤维毡的制备方法，其步骤如下：

a)银-二氧化钛纳米纤维毡的合成：以钛酸丁酯(TBT)和银盐为原料，配制前驱体溶液，再通过静电纺丝方法得到硝酸银-无定型二氧化钛纳米纤维毡；