[发明专利]一种含有束缚电子氧空位的金红石相二氧化钛光催化剂的合成方法

说明书

本发明公开了一种含有束缚电子氧空位的金红石相二氧化钛光催化剂的合成方法，属于二氧化钛光催化剂的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：将聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷‑聚环氧乙烷三嵌段共聚物P123和四异丙醇钛TTIP溶于浓盐酸、异丙醇和去离子水的混合溶液中；将得到的混合溶液在蒸发皿中室温蒸发后转移至水热反应釜中于180‑230℃晶化12‑48h；将晶化后的产品抽滤、自然晾干即得含有束缚电子氧空位的金红石相二氧化钛光催化剂。本发明制备工艺简单、原料易得、反应条件可控性强，且制备的材料在环境治理、光分解水产氢、染料敏化太阳能电池和光电材料等方面有着较高的实用价值和应用前景。

技术领域

本发明属于二氧化钛光催化剂的合成技术领域，具体涉及一种含有束缚电子氧空位的金红石相二氧化钛光催化剂的合成方法。

背景技术

半导体二氧化钛材料具有高的光催化效率、结构稳定、价格低廉和无毒等特点成为众多光催化剂中最受瞩目的材料之一。然而由于TiO₂的带隙较宽（带隙能为3.0-3.2ev），光吸收波长主要局限在紫外区域，不能被可见光直接激发，而紫外光仅占到达地球表面太阳光比重的4%。因此，为了更多的利用太阳光中的可见光，如何制备出具有可见光响应的二氧化钛成为了目前光催化领域的一大研究热点。

目前，研究者为了制备具有可见光响应的二氧化钛，一般采取离子掺杂、与窄禁带半导体复合、燃料敏化、过渡金属掺杂和非金属元素掺杂等方法使其适用于可见光区域。此外，在TiO₂晶格中引入束缚单电子的氧空位也是一种使TiO₂具有可见光响应的重要方法。目前报道的含束缚单电子氧空位的TiO₂可见光催化剂的合成方法主要有两类：（1）射频等离子处理TiO₂；（2）在TiO₂晶格中掺入氮元素。然而，上述传统合成方法的制备工艺过于复杂且设备成本和生产成本过高，严重制约了其工业化的推广。因此能否提出一种新的简单廉价的方法来制备具有高可见光活性的TiO₂催化剂面临较大的技术挑战。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种制备过程简单、反应条件可控性强且重现性好的含有束缚电子氧空位的金红石相二氧化钛光催化剂的合成方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种含有束缚电子氧空位的金红石相二氧化钛光催化剂的合成方法，其特征在于具体步骤为：

（1）将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物P123和四异丙醇钛TTIP溶于浓盐酸、异丙醇和去离子水的混合溶液中；

（2）将步骤（1）得到的混合溶液在蒸发皿中室温蒸发后转移至水热反应釜中于180-230℃晶化12-48h；

（3）将步骤（2）晶化后的产品抽滤、自然晾干即得含有束缚电子氧空位的金红石相二氧化钛光催化剂。

进一步优选，步骤（1）中所述聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物P123与四异丙醇钛TTIP的质量比为1:6-12，1g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物P123对应浓盐酸、异丙醇和去离子水的体积分别为3.5mL、11.75mL和0.75mL，浓盐酸的质量浓度为36%-38%。

进一步优选，步骤（2）中所述室温蒸发的时间为12-24h。

本发明所述的含有束缚电子氧空位的金红石相二氧化钛光催化剂的合成方法，其特征在于具体步骤为：

（1）将0.2g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物P123和2.3g四异丙醇钛TTIP溶于0.7mL浓盐酸、2.35mL异丙醇和0.15mL去离子水的混合溶液中；

（2）将步骤（1）得到的混合溶液在蒸发皿中室温蒸发12-24h后转移至水热反应釜中于180℃晶化12-48h；