[发明专利]一种六边形钛酸铁纳米片材料的合成方法及应用

说明书

一种六边形钛酸铁纳米片材料的合成方法及应用，本发明涉及纳米材料技术领域，特别涉及一种六边形钛酸铁纳米片材料的合成方法及应用。本发明要解决现有煅烧制备方法存在粒径大，易烧结，表面活性位少，且耗能巨大的技术问题。方法：将钛盐和铁盐溶解于去离子水中，再加入有机碱，制备沉淀剂加入钛盐和铁盐溶液中，生成氢氧化铁钛前驱体，转移到水热釜中加热得到六边形钛酸铁纳米片材料。该材料在较低的反应温度和较短的反应时间内制得，结晶度高，形貌清晰，粒径均匀，具有良好的应用和产业化前景。本发明用于制备一种六边形钛酸铁纳米片材料，并作为催化剂应用在可见光下降解污染物、臭氧催化氧化中降解污染物以及非均相类芬顿中降解污染物中。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别涉及一种六边形钛酸铁纳米片材料的合成方法及应用。

背景技术

钙钛矿结构的半导体金属氧化物因具有结构稳定，环境友好，安全性高等普遍特性，目前被广泛应用工业生产中。而其具有的其他特殊特性，如吸光性能强，容量大，循环寿命长等，使得其能被应用于光催化，电极材料，电池材料的研制领域中。

在钙钛矿结构中的天然金属元素绝大多数都是稳定的，新的多组分钙钛矿型复合氧化物能够通过取代或掺杂位来形成，因而具有稳定的物理化学性能。其中钛酸铁(FeTiO₃)作为钙钛矿家族中普遍应用的一类，具备制备原料易得，安全无毒，环境友好，带隙适中，光催化能力强，表面金属活性位多等特征，可以用其实现多种光催化及其他水处理用途，如光解水制氢，光催化杀菌，光催化降解污染物等。此外由于钛酸铁表面具有丰富的金属活性中心，表面羟基以及表面强路易斯酸位等活性点位，同时也可以应用于各种高级氧化过程，例如臭氧催化氧化，非均相类芬顿等水处理过程中，具有巨大经济效应和社会效益。在现有技术中，大多数合成的钛酸铁都通过高温煅烧法制得，粒径大，易烧结，表面活性位少，且耗能巨大。

发明内容

本发明要解决现有煅烧制备方法存在粒径大，易烧结，表面活性位少，且耗能巨大的技术问题，而提供一种六边形钛酸铁纳米片材料的合成方法及应用。

一种六边形钛酸铁纳米片材料的合成方法，具体按以下步骤进行：

一、将钛盐和铁盐放入去离子水中溶解，得到钛盐和铁盐溶液，

二、将有机碱加入到步骤一得到的钛盐和铁盐溶液中，得到混合液；

三、将苛性碱放入去离子水中溶解，得到沉淀剂；

四、将步骤三得到的沉淀剂加入到步骤二得到的混合液中，反应生成氢氧化铁钛前驱体；

五、将步骤四获得的前驱体转移到水热釜中，加热，进行水热反应，洗涤烘干，得到所述六边形钛酸铁纳米片材料。

该六边形钛酸铁纳米片材料作为催化剂在可见光下降解污染物、臭氧催化氧化中降解污染物以及非均相类芬顿中降解污染物中的应用。

本发明的有益效果是：水热法是一种绿色节能的材料制备方法，该方法采用密封加热的形式，在反应釜内产生压力，因此可以在较低温度下即可获得结晶度较好的纳米片材料，且由于反应在液相中进行，因此生成的材料颗粒和粒径都比较均匀，比表面积较大，表面活性中心丰富。本发明在氢氧根离子与钛盐和铁盐溶液反应沉淀过程中，加入形貌控制剂，能与氢氧化铁钛前驱体产生强烈的配合作用，使得氢氧化铁钛前驱体按照一定方向生长，最终结晶生成六边形钛酸铁纳米片材料。该材料可以在较低的反应温度和较短的反应时间内制得，结晶度高，形貌清晰，粒径均匀，具有良好的应用和产业化前景。