[发明专利]一种原子级分散的Ag负载TiO2

说明书

一种原子级分散的Ag负载TiO₂介孔纳米带光催化剂的制备方法，属于光催化材料技术领域。该方法包括如下步骤：将TiO₂、氢氧化钠、P123和去离子水进行水热处理，经酸化、洗涤、干燥、煅烧形成TiO₂介孔纳米带；将上述TiO₂介孔纳米带分散于水中，置于暗处搅拌，加入AgNO₃溶液，再加入小分子有机醇继续搅拌反应，之后，离心、干燥、焙烧，即得所述原子级分散的Ag负载TiO₂介孔纳米带光催化剂。本发明提供的原子级尺寸Ag负载TiO₂介孔纳米带光催化剂具有高效率可见光催化降解氮氧化物和甲醛活性,具有比负载Ag纳米颗粒更高的催化活性和更低的用量，本发明提供的制备方法原料价廉、工艺简便。

技术领域

本发明涉及一种原子级分散的Ag负载TiO₂介孔纳米带光催化剂的制备方法，属于光催化材料技术领域。

背景技术

负载单原子及原子簇贵金属的催化剂正成为催化领域令人振奋的新热点。基于原子级别的金属分散，这种催化剂在最大化活性位点数量、增强对目标产物的选择性、提高固有催化活性和减少贵金属用量方面显示出巨大的优势。在过去几年中，已报道的贵金属单原子催化剂包括Pt、Pd、Au、Rh、Ir、Ru，以及一些非贵金属如Fe、Co、 Ni、Mn、Mo、W。这些催化剂在电催化分解水、CO₂还原、C-C偶联、以及催化氧还原反应中显示出特别的效率和选择性。除此之外，金属单原子负载作为助催化剂的光催化材料也显示出比纳米颗粒更优越的光吸收效率和光催化活性([1]Xiaogang Li,Wentuan Bi,Lei Zhang,Shi Tao,WangshengChu,Qun Zhang,Yi Luo,Changzheng Wu, Yi Xie.Advanced Materials,2016,28,2427–2431；[2]Guixia Zhao, Yubin Sun,Wei Zhou,Xiangke Wang,Kun Chang,Guigao Liu,Huimin Liu,Tetsuya Kako,Jinhua Ye.Advanced Materials,2017,29,1703258)。

Ag负载的TiO₂是理想的光催化材料和抗菌剂。一方面Ag可以捕获光生电子，使电子在金属表面富集，促进界面电子迁移和电子- 空穴分离，增加有效催化活性物种的浓度；另一方面由于Ag表面等离子共振效应(SPR)，显著增强Ag@TiO₂的可见光催化活性。加之 Ag离子具有安全、优异的广谱抗菌性能，Ag@TiO₂受到了研究者广泛而持久的关注。迄今为止，科研人员已经报道了许多有关Ag@TiO₂光催化材料，相关的专利亦有很多(200510126613.0，201010523692.X， 201210085418.8，201310051439.2，201510385279.4，201710303200.8)，所涉及的制备方法包括光化学还原、共沉淀、湿法浸渍等。然而，这些方法所制备的Ag均属于纳米颗粒级别，而原子级分散的Ag@TiO₂还未见诸报道。因此，通用合适的合成方法，制备具有超小尺寸的原子-原子簇Ag负载的单位点催化剂是非常需要的，但也是具有挑战性的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色环保、简易可控的Ag原子级负载的TiO₂介孔纳米带光催化剂的制备方法。通过本发明的方法，可以实现Ag在TiO₂介孔纳米带表面的原子级分散，同时大大降低贵金属Ag的含量；本发明的方法制备的光催化剂具有良好的光电性能和可见光催化降解气体氮氧化物和甲醛的性能。