[发明专利]一种铜镍合金纳米线/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型二元金属合金半导体异质结构的纳米复合材料及其制备方法，属于光催化材料的制备领域。

背景技术

二氧化钛(TiO₂)由于具有物理化学性质稳定、耐化学和光腐蚀、无毒、廉价等优点，作为一种理想的半导体材料，被广泛应用于太阳能电池、光催化制氢及光催化降解有机无机污染物等领域。但是TiO₂作为一种典型宽带隙半导体材料自身还存在一些明显的不足，其禁带宽度过大，光响应范围较窄，只能受紫外光激发；且TiO₂受激发产生的电子空穴对容易复合，导致了光催化效率的降低，使其在实际应用中存在诸多限制。随着研究的开展，许多人提出了通过掺杂或负载某些元素或化合物来提高TiO₂的光催化活性，使其能扩展到可见光响应领域(参照文献1)。

近年来，许多研究者试图通过将二氧化钛纳米颗粒负载在不同的材料上来构筑能够提高光催化效率的异质结构，包括Ag/TiO2，Cu/TiO₂，CeO₂/TiO₂,石墨烯/TiO₂，MoS₂/TiO₂，SnO₂/TiO₂等(参照文献2-4)。其中，金属/半导体异质结构通过提高光生载流子在金属半导体界面的有效分离从而能够提高其光捕获及光催化能力，此外，金属由于其局域表面等离子体共振效应，不仅能够提高邻近半导体的光吸收，而且能敏化宽带隙半导体使复合光催化剂的吸收光谱发生红移，实现可见光吸收。

B.Babu等人通过简易的两步湿化学法在铜纳米线上负载二氧化钛合成了具有核壳结构的铜金属纳米线/二氧化钛复合材料，并且研究了该复合材料光催化剂在紫外光下对液相有机污染物的光催化降解能力(参照文献5)。但是，铜纳米线/TiO₂材料因其金属半导体异质结处肖特基势垒过低，从而一定程度上不利于抑制电子空穴对的复合率导致其光催化活性仍有待提高，且铜纳米线/TiO₂材料容易失活变性，大大限制了其实际应用。本发明所制备的铜镍合金纳米线/二氧化钛复合材料能够有效降解流动体系下乙醛气体等挥发性有机化合物，且在紫外光和可见光下均具有较高的光催化降解性能。该复合材料具有新颖性及创新性，在去除雾霾前体污染物及室内污染气体方面具有广阔的应用前景。

现有技术文献：

文献1 Yi-Hsing Lin,Hsin-Ta Hsueh,et al.Applied Catalysis B:Environmental 199(2016)1–10；

文献2 Changchao Jia,Ping Yang,et al.ChemCatChem 2016,8,839–847；

文献3 Weiwei Zhang,Hanlin Guo,et al.Applied Surface Science 382(2016)128–134；

文献4 Yuxin Zhang，Ming Huang,et al.J Mater Sci(2013)48:6728–6736；

文献5 B.Babu,K.Mallikarjuna,et al.Materials Letters,176(2016)265–269。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种新型的二元金属合金半导体异质结构的二氧化钛基纳米光催化材料及其制备方法，即本发明的目的在于提供一种铜镍合金纳米线/二氧化钛复合材料及其制备方法，本发明的另一目的在于提供一种铜镍合金纳米线/二氧化钛复合材料在空气净化中的应用。

一方面，本发明提供了一种铜镍合金纳米线/二氧化钛复合材料(铜镍合金纳米线/二氧化钛纳米颗粒半导体异质结构的光催化材料)，所述复合材料包括铜镍合金纳米线以及原位生长于所述铜镍合金纳米线表面的二氧化钛颗粒。