[发明专利]CuO/TiO2

说明书

本发明公开了CuO/TiO₂纳米片的制备方法，以溶胶凝胶法制备所述CuO/TiO₂纳米片，以钛酸异丙酯为钛的前驱体，苯甲醇为溶剂，油胺为封端剂以及三水合硝酸铜为铜的前驱体形成混合溶液，混合溶液加热反应，分离干燥得到粉末，将粉末加入到四丁基氢氧化铵(TBAOH)的乙醇溶液中，搅拌、分离和干燥得到CuO/TiO₂纳米片。本发明通过控制铜的负载量来控制催化剂的氧空位浓度，经过TBAOH的乙醇溶液处理后，使得催化剂表面的亲水性增强，能够得到催化活性优异的CuO/TiO₂纳米片。另外，本发明的制备方法简单有效，适合于大规模的工业生产。

技术领域

本发明属材料技术领域，具体涉及CuO/TiO₂纳米片的制备方法。

背景技术

二维(2D)纳米材料相比于体相材料，其原子利用率大大增加，且容易通过调节材料的厚度以及表面掺杂实现性能提升，正由于其独特的二维结构，在光学、磁学、电学等方面具有优异特性，从而在很多领域均展现广泛的应用前景。其典型应用包括，电催化，异相催化，分析传感，光热治疗，生物成像以及太阳能电池等。因此，越来越多的研究学者对二维材料展开深入的探究。

二氧化钛(TiO₂)由于其较高的化学稳定性、高效性、稳定性、低毒性和低成本等优点，受到广泛关注。二维的二氧化钛表现出明显的晶格畸变和悬空化学键，导致电子分布和化学性质的改变。使其在光催化降解，电催化产氢，太阳能电池以及各种电子器件等方面有非常好的应用效果，尽管有着多领域的应用，但依然存在热催化领域中的应用有所欠缺，解决该问题的研究变得迫在眉睫。

现如今用多步法制备金属掺杂的二氧化钛工艺相对复杂，步骤相对繁琐，反应条件相对严苛。近几年，二氧化钛的纳米材料的结构常包括纳米颗粒，纳米带，纳米棒等等，但这些结构的二氧化钛的形貌不以控制，尺寸不均匀。常用贵金属修饰二氧化钛纳米材料，成本昂贵，资源紧缺，实际生产应用性差，且在较高的温度下易烧结，因升华而导致催化剂失活。因此，如何提供一种CO催化氧化活性高的催化剂仍然是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于上述所提问题，本发明的目的在于提供一种CuO/TiO₂纳米片的制备方法。在本发明的另一方面，还涉及上述CuO/TiO₂纳米片及其应用。

为了解决本发明的技术问题，拟采用如下技术方案：

本发明一方面涉及一种CuO/TiO₂纳米片的制备方法，其特征在于以溶胶凝胶法制备所述CuO/TiO₂纳米片，其以钛酸异丙酯为钛的前驱体，苯甲醇为溶剂，油胺为封端剂以及三水合硝酸铜为铜的前驱体形成混合溶液，混合溶液加热反应，分离干燥得到粉末，将粉末加入到四丁基氢氧化铵(TBAOH)的乙醇溶液中，搅拌、分离和干燥得到CuO/TiO₂纳米片。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的加热反应的温度为170～ 190℃。

在本发明的另一个优选实施方式中，所述搅拌的时间为48～94小时。

在本发明的另一个优选实施方式中，所述钛酸异丙酯和三水合硝酸铜的摩尔比为20～0.5:1。优选的，所述钛酸异丙酯和三水合硝酸铜的摩尔比 1:0.8～1.2，通过将摩尔比控制在上述优选的范围内，能够得到高Cu掺杂的催化剂，有利于氧缺陷的形成并且提高催化剂的催化活性。

本发明另一方面还涉及采用上述制备方法制备得到的CuO/TiO₂纳米片。

在本发明的一个优选实施方式中，所述CuO/TiO₂纳米片的厚度介于 6～7nm之间。通过将CuO/TiO₂纳米片控制在本发明优选的实施方式的范围内，有助于增加反应活性位点，从而表现出优异的一氧化碳(CO)催化氧化活性。