[发明专利]一种复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合光催化剂，包含TiO₂(B)和四氧化三钴，所述四氧化三钴负载于TiO₂(B)表面，四氧化三钴和TiO₂(B)的负载结构为厚度为1～4nm的二维纳米薄片。本发明提供的复合光催化剂以四氧化三钴作为助催化剂，用于替换贵金属铂和钯的使用，不仅大大降低了成本，拓展了光催化剂的种类，同时还具有高比表面积和光催化性能，具体的其比表面积能够达到345.48m²g^‑1，光催化性能可达到6359μmol·h^‑1·g^‑1，约是纯TiO₂(B)的10倍。本发明还提供了一种复合光催化剂的制备方法。本发明通过水热法，将四氧化三钴团簇和TiO₂(B)结合，制备方法简单，易于操作。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

二氧化钛作为半导体催化剂由于其能吸收太阳光降解污染物，光解水且无毒稳定等优势而得到广泛应用。

二维二氧化钛纳米片半导体材料由于其具有高的比表面积、单原子层或几个原子层量级的薄片厚度，能够引起较多的内部原子暴露，形成大量的表面缺陷，成为催化过程中的活性位点，有利于大大提高光催化性能。但是，单相二氧化钛二维纳米片材料由于其电子空穴对复合较为严重，其光催化产氢性能仍不理想。

近年来，人们在金属/二氧化钛及金属氧化物/二氧化钛异质结的制备和改性方面做了大量的研究，通过掺杂来改变二氧化钛的光吸收性质，以金属或金属氧化物为助催化剂，通过异质结界面的形成来提高电子空穴对分离，从而有效提高其光催化产氢性能。然而，目前最佳的助催化剂为贵金属铂和钯，贵金属铂和钯的稀缺性和高昂的成本限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合光催化剂及其制备方法。本发明提供的复合光催化剂以四氧化三钴作为助催化剂，用于替换贵金属铂和钯的使用，大大降低了成本，并且拓展了光催化剂的种类。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种复合光催化剂，包含TiO₂(B)和四氧化三钴，所述四氧化三钴以团簇状态负载于TiO₂(B)表面，四氧化三钴和TiO₂(B)的负载结构为厚度为1～4nm的二维纳米薄片。

优选的，所述复合光催化剂中钴和钛的摩尔比为(7.4～36.3):100。

本发明还提供了一种上述技术方案所述复合光催化剂的制备方法，包含如下步骤：

将四水合乙酸钴的乙醇溶液和TiO₂(B)的乙醇分散液混合，得到原料液；

将所述原料液和氨水混合，得到氨水混合液；

对所述氨水混合液在水热反应釜中进行加热处理，得到复合光催化剂。

优选的，所述四水合乙酸钴的乙醇溶液的浓度为0.05～2.5g/L。

优选的，所述TiO₂(B)的乙醇分散液的浓度为0.1～2g/L。

优选的，所述四水合乙酸钴的乙醇溶液和TiO₂(B)的乙醇分散液的体积比为1:(8～12)。

优选的，所述氨水的质量浓度为25～30％；

所述四水合乙酸钴的乙醇溶液和氨水的体积比为(3～5):1。

优选的，所述加热处理的温度为140～160℃；

所述加热处理的时间为1～5h。