[发明专利]一种二氧化钛纳米片负载钛酸镍复合光催化剂的制备

说明书

本发明公开了一种二氧化钛纳米片负载钛酸镍复合光催化剂的制备方法及其在光催化降解污染物上的应用，属于材料制备及光催化的技术领域。该催化剂的特点有：具有二维的形貌特征，由二维结构的TiO₂纳米片与钛酸镍纳米粒子复合而成。在制备光催化剂过程中，采用工艺简单的水热法和沉淀法，合成出二氧化钛纳米片负载钛酸镍复合光催化剂。在钛酸镍的作用下，二氧化钛纳米片负载钛酸镍复合光催化剂表现出良好的可见光吸收性能和光催化性能，促进了TiO₂光催化剂的研究。

技术领域

本发明属于材料的合成与光催化技术领域，主要涉及一种二氧化钛纳米片负载钛酸镍光催化剂的制备及其光电化学性质的研究。

背景技术

随着人们环境保护意识的增强，水污染的问题已受到越来越多的关注。传统的污水处理方法已经满足不了人们的要求。寻找出一种清洁，高效，节能环保的污水处理方法，成了人们研究的热点方向。

自1972年首次发现TiO₂具有光催化活性以来，光催化技术的研究一直是材料领域的热点方向。光催化技术凭借其节能环保、无二次污染等优点为污水的处理提供了一个非常好的解决途径。半导体光催化材料可以利用取之不尽、用之不竭的太阳能处理空气中或者水中有毒有害物质,改善环境,达到资源利用生态化的目的。目前，各种不同的半导体光光催化剂材料被广泛研究，如ZnO,g-C₃N₄等，但是TiO₂凭借其材料来源广泛，价格低廉，无生物毒性等优点成为光催化研究的主要材料，并且开发出多种产品应用于实际生活中。

但是, TiO₂光催化剂也存在着一些缺陷，例如，其光响应范围较窄,只能被太阳光中的紫外光所激发；量子效率偏低,并且具有高的光生电子-空穴对复合速率，这些都阻碍了其进一步的发展与应用。在这种背景下,如何提高TiO₂的光催化效率和拓宽其光相应范围，成了TiO₂光催化剂的研究重点。近年来，利用其他材料与TiO₂催化剂进行复合，制备复合光催化剂的研究取得了一定的进展，得到的TiO₂基复合光催化剂在太阳光的照射下表现出良好的光催化活性。本发明利用钛酸镍半导体材料与TiO₂纳米片进行复合，形成二维的微观结构，有效地提高了TiO₂的可见光利用率和光催化活性。

发明内容

本发明的目的是制备出具有高的可见光利用率和高催化活性的TiO₂基复合光催化剂，促进TiO₂的实际应用。

为实现本发明目的采用如下技术方案：

利用钛酸镍高的光催化活性，与二氧化钛纳米片复合，制备出二氧化钛纳米片负载钛酸镍光催化剂。在钛酸镍和二氧化钛共同作用下，提高二氧化钛的可见光吸收性能和光催化活性。

一种二氧化钛纳米片负载钛酸镍光催化剂的制备，其特征步骤如下：

（1）称取一定量P25溶解在NaOH中，搅拌均匀；

（2）将上述溶液转移到反应釜中水热反应；

（3）步骤(2)中产物进行酸处理后，再经过500℃煅烧3h，得到二氧化钛纳米片；

（4）称取一定量的二氧化钛纳米片于30mL乙二醇溶液中，磁力搅拌均匀；

（5）向步骤（4）中加入一定量的乙酸镍，搅拌均匀；

（6）向步骤（5）溶液加入适量钛酸四丁酯，搅拌3h；

（7）向步骤（6）产物离心洗涤干燥，在600℃下煅烧2h，得到复合催化剂。

步骤(5)中乙酸镍的质量为0.0248 g。

步骤(6)中钛酸四丁酯为0.04mL。