[发明专利]一种可见光响应的二氧化钛光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可见光响应的二氧化钛光催化剂及其制备方法，先将钛盐前躯体溶液置于反应釜中高温得到二氧化钛半成品，然后将二氧化钛半成品分别用去离子水和乙醇洗涤、离心、干燥、研磨即得二氧化钛光催化剂。本发明的制备方法工艺简单、条件温和、生产成本低、易于大规模生产；制得的二氧化钛光催化剂具有较大比表面积，在可见光区域有着良好的光响应性，能在短时间内利用可见光迅速降解罗丹明B，稳定性好且可循环使用。

技术领域

本发明属于光催化材料领域，具体涉及一种可见光响应的二氧化钛光催化剂及其制备方法。

背景技术

二氧化钛作为一种最具应用前景的半导体光催化材料，已被广泛用于环境污染物降解、光解水产氢等领域。但是，由于二氧化钛属于宽禁带半导体(禁带宽度一般为3.0～3.2eV)，只能吸收利用波长小于400nm的紫外光，很大程度上限制了二氧化钛的应用和发展。

近些年来，人们尝试通过金属/非金属掺杂、表面修饰、半导体复合、染料敏化等技术手段拓宽二氧化钛光催化剂的光响应范围，开发出一系列二氧化钛基可见光催化剂，如掺杂型二氧化钛、敏化型二氧化钛、复合型二氧化钛、缺陷型二氧化钛。

二氧化钛的制备方法有很多种，常见的有气相沉积法、溶胶-凝胶法、超声法、水热法、溶剂热法等。不同方法制备出的二氧化钛材料，其形貌、粒径、晶相等微观结构也会不同，而微观结构的改变也将影响着二氧化钛的可见光吸收、电子能带结构及其光催化性能。

探索研究制备工艺简便、性能更加稳定的可见光响应的二氧化钛光催化剂在理论和实际应用上都具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可见光响应的二氧化钛光催化剂的制备方法以及该方法所制得的二氧化钛光催化剂，制备方法工艺简单、条件温和、生产成本低、易于大规模生产；制得的二氧化钛光催化剂具有较大比表面积，在可见光区域有着良好的光响应性。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种可见光响应的二氧化钛光催化剂的制备方法，先将钛盐前躯体溶液置于反应釜中高温得到二氧化钛半成品，然后将二氧化钛半成品分别用去离子水和乙醇洗涤、离心、干燥、研磨即得二氧化钛光催化剂。

具体包括以下步骤：

(1)将钛盐前躯体、冰醋酸和去离子水按照比例混合，搅拌15-60分钟，得澄清透明溶液；

(2)将所述澄清透明溶液置于高压反应釜中，水热反应1-24小时，自然冷却，得白色固体；

(3)将所述白色固体分别用去离子水和乙醇洗涤至中性，然后在70～80℃干燥、研磨，得到所述可见光响应的二氧化钛光催化剂。

进一步的，所述步骤(1)中钛盐前躯体、冰醋酸和去离子水按照摩尔比的比例为(0.8-1.1)∶(9.5-12)∶(15-18.8)。

进一步的，所述步骤(1)中钛盐前躯体包括钛酸异丙酯和钛酸四丁酯。

进一步的，所述步骤(2)中水热反应的温度为100～230℃。

利用上述制备方法制得的可见光响应的二氧化钛光催化剂，其特征在于，所述二氧化钛光催化剂的粒径为8～25nm，比表面积为150～300m²/g。所述二氧化钛光催化剂为锐钛矿晶型纳米颗粒，在可见光辐照下能够光催化降解有机污染物。

有益效果：

本发明的制备方法工艺简单、条件温和、生产成本低、易于大规模生产；制得的二氧化钛光催化剂具有较大比表面积，在可见光区域有着良好的光响应性，能在短时间内利用可见光迅速降解罗丹明B，稳定性好且可循环使用。

附图说明